JP7587150B2 - 抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法に関する。
車体の組立や部品の取付け等の工程においては主としてスポット溶接が使われている。
近年、自動車分野では、低燃費化やＣＯ２排出量削減を達成するための車体の軽量化や、衝突安全性を向上させるための車体の高剛性化がより求められており、その要求を満たすために、車体や部品等に高強度鋼板を使用するニーズが高まっている。
一方、高強度鋼板はその強度を達成するために母材の炭素当量が大きくなっており、スポット溶接では溶接部は加熱後直ちに急冷されるために、溶接部はマルテンサイト組織となり、溶接部及び熱影響部において硬度が上昇し、靭性が低下するようになる。
近年、自動車分野では、低燃費化やＣＯ２排出量削減を達成するための車体の軽量化や、衝突安全性を向上させるための車体の高剛性化がより求められており、その要求を満たすために、車体や部品等に高強度鋼板を使用するニーズが高まっている。
一方、高強度鋼板はその強度を達成するために母材の炭素当量が大きくなっており、スポット溶接では溶接部は加熱後直ちに急冷されるために、溶接部はマルテンサイト組織となり、溶接部及び熱影響部において硬度が上昇し、靭性が低下するようになる。
スポット溶接部の靭性を改善して継手強度を確保する方法として、本通電の後にさらに後加熱通電を行う方法が提案されている。
例えば、２段通電によるスポット溶接方法として、特許文献１には、炭素を０．１５質量％以上含み、引張強さが９８０ＭＰａ以上である高強度鋼板を重ね合わせスポット溶接する方法であって、スポット溶接工程を、ナゲットを形成する第１通電工程、第１通電工程に続いて無通電とする冷却工程、冷却工程に続いてナゲットを軟化させる第２通電工程の３工程に分けて行い、その際、第１通電工程の電流をＩ１、第２通電工程の電流をＩ２とするとき、Ｉ２／Ｉ１を０．５～０．８とし、さらに冷却工程の時間ｔｃ（ｓｅｃ）を、鋼板板厚Ｈ（ｍｍ）に応じて、ｔｍｉｎ＝０．２×Ｈ２で計算される０．８×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、また第２通電工程の通電時間ｔ２（ｓｅｃ）を、０．７×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、前記第１通電工程までの電極の加圧力よりも、前記冷却工程以降における電極の加圧力を大きくして溶接してスポット溶接継手を得るスポット溶接方法が開示されている。
例えば、２段通電によるスポット溶接方法として、特許文献１には、炭素を０．１５質量％以上含み、引張強さが９８０ＭＰａ以上である高強度鋼板を重ね合わせスポット溶接する方法であって、スポット溶接工程を、ナゲットを形成する第１通電工程、第１通電工程に続いて無通電とする冷却工程、冷却工程に続いてナゲットを軟化させる第２通電工程の３工程に分けて行い、その際、第１通電工程の電流をＩ１、第２通電工程の電流をＩ２とするとき、Ｉ２／Ｉ１を０．５～０．８とし、さらに冷却工程の時間ｔｃ（ｓｅｃ）を、鋼板板厚Ｈ（ｍｍ）に応じて、ｔｍｉｎ＝０．２×Ｈ２で計算される０．８×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、また第２通電工程の通電時間ｔ２（ｓｅｃ）を、０．７×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、前記第１通電工程までの電極の加圧力よりも、前記冷却工程以降における電極の加圧力を大きくして溶接してスポット溶接継手を得るスポット溶接方法が開示されている。
また、特許文献２には、３段通電によるスポット溶接方法として、２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で狭持し、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、電流値Ｉｗ（ｋＡ）で通電する主通電工程を行い、その後、焼き戻し後熱処理工程として、式（１）に示す冷却時間ｔｃｔ（ｍｓ）で冷却した後、式（２）に示す電流値Ｉｔ（ｋＡ）で、式（３）に示す通電時間ｔｔ（ｍｓ）の間通電を行い、
８００≦ｔｃｔ ・・・式（１）
０．５×Ｉｗ≦Ｉｔ≦Ｉｗ ・・・式（２）
５００≦ｔｔ ・・・式（３）
前記板組のうち少なくとも１枚の鋼板は、
０．０８≦Ｃ≦０．３（質量％）、
０．１≦Ｓｉ≦０．８（質量％）、
２．５≦Ｍｎ≦１０．０（質量％）、
Ｐ≦０．１（質量％）
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分を有する抵抗スポット溶接方法が開示されている。
８００≦ｔｃｔ ・・・式（１）
０．５×Ｉｗ≦Ｉｔ≦Ｉｗ ・・・式（２）
５００≦ｔｔ ・・・式（３）
前記板組のうち少なくとも１枚の鋼板は、
０．０８≦Ｃ≦０．３（質量％）、
０．１≦Ｓｉ≦０．８（質量％）、
２．５≦Ｍｎ≦１０．０（質量％）、
Ｐ≦０．１（質量％）
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分を有する抵抗スポット溶接方法が開示されている。
スポット溶接に用いる鋼板の炭素量を高くすることで継手母材（鋼板）の高強度化を図ることができる。しかし、特許文献１の実施例では、Ｃ含有量が０．２２％以下の鋼板が使用されており、さらにＣ含有量が高い鋼板を用い、継手強度（靭性）も高い継手を製造することが望ましい。
また、特許文献２では、Ｃ含有量が０．０８～０．３％の鋼板を用いることを必須としており、比較例として、Ｃ含有量が０．３％を超える鋼板を用いて３段通電を行った場合には継手強度が低下することが記載されている。
また、特許文献２では、Ｃ含有量が０．０８～０．３％の鋼板を用いることを必須としており、比較例として、Ｃ含有量が０．３％を超える鋼板を用いて３段通電を行った場合には継手強度が低下することが記載されている。
本開示は、炭素量が０．３％を超える鋼板を含む板組を用いる場合でも、単通電による抵抗スポット溶接を行う場合に比べ、継手強度を大きく向上させることができる抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本開示の要旨は次の通りである。
＜１＞ 質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程と、
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
前記第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程と、
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
前記第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程と、
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
を連続して行う、抵抗スポット溶接方法。
前記式（３）におけるＭｓは、前記式（４）において［元素名］内に前記板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、前記板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、前記板組を構成する全ての鋼板について前記式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ前記板組の総厚に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。
＜２＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜３＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜４＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜５＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｍｎ含有量が１５．００％以下、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜６＞ ＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の抵抗スポット溶接方法を用いた継手の製造方法。
＜１＞ 質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程と、
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
前記第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程と、
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
前記第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程と、
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
を連続して行う、抵抗スポット溶接方法。
前記式（３）におけるＭｓは、前記式（４）において［元素名］内に前記板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、前記板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、前記板組を構成する全ての鋼板について前記式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ前記板組の総厚に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。
＜２＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜３＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜４＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜５＞ 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｍｎ含有量が１５．００％以下、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜６＞ ＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の抵抗スポット溶接方法を用いた継手の製造方法。
本開示によれば、炭素量が０．３％を超える鋼板を含む板組を用いる場合でも、単通電による抵抗スポット溶接を行う場合に比べ、継手強度を大きく向上させることができる抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法が提供される。
以下、本開示の一例である実施形態について説明する。
なお、本開示において、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。また、本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「～」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。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
なお、本開示において、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。また、本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「～」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。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本発明者らは、鋼板のＣ量が０．３０質量％超であっても抵抗スポット溶接を行った場合の継手強度（十字引張強さ：ＣＴＳ）を向上できる方法を鋭意研究した。図１は、鋼板のＣ量が０．３４％で、Ｐ量が、０．０１５％（通常Ｐ材）と０．０００７％（極低Ｐ材）の２種類の鋼板を同じ種類の鋼板同士を２枚重ね合わせて、抵抗スポット溶接した継手のＣＴＳとの関係を示している。なお、Ｃ量、Ｐ量以外の成分は、Ｓ：０．０００８％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：１．２５％で共通である。また、「単通電」は板組にナゲットを形成する１回の通電による抵抗スポット溶接を行ったこと、「テンパー通電」は板組に対してナゲットを形成する単通電を行った後、ナゲットを軟化させる焼き鈍し処理に相当する後通電（テンパー通電）を行った（２段通電した）ことを意味する。３段通電は、ナゲットを形成する単通電の後に、テンパー通電よりも多い電流値の通電を行い、次いで、テンパー通電を行ったことを意味する。
単通電継手とテンパー通電継手は、ともに、通常Ｐ材および極低Ｐ材を用いた。３段通電は、通常Ｐ材を用いたが、極低Ｐ材にテンパー通電を施した場合のＣＴＳをはるかに超えた。極低Ｐ材は、偏析緩和の後通電をしなくてもＣＴＳが高いので、この３段通電によるＣＴＳの向上は、偏析緩和とテンパー通電による焼戻しの効果だけでは説明できないと、本発明者らは推測した。
そこで、本発明者らは、３段通電における２段目の通電の影響を調べるために、スポット溶接後の鋼板を板厚に垂直に切断、研磨し、金属組織を観察した。
そこで、本発明者らは、３段通電における２段目の通電の影響を調べるために、スポット溶接後の鋼板を板厚に垂直に切断、研磨し、金属組織を観察した。
図２は、スポット溶接した場合のナゲットおよびその付近についてＳＥＭ―ＥＢＳＤ解析をした画像である。（Ａ）は単通電のみ行ったもの、（Ｂ）は、単通電の後に２段目の通電を０．１秒行ったものである（テンパー通電はしない）。（Ｂ）では、ナゲット内でナゲット端部付近（溶融境界付近）において、（Ａ）においてはあまり見られない整粒がみられる。これは、一旦凝固したのちに再度加熱されδ変態し、再び冷却されγ変態をしたことによる粒径形状の変化と考えられるが、この整粒化によって靭性が向上し、ＣＴＳが向上したものと考えられる。
一般的に、Ｃ含有量を高くするほど鋼板の引張強度が高くなる反面、溶接部の靭性は低下して継手強度が低下するが、本発明者らは、Ｃ含有量が０．３０％超の鋼板では、偏析緩和だけではなく、整粒化も重要と考えた。そして、Ｃ含有量が０．３０％超、０．７０％以下である鋼板を含む板組であっても、特定の条件でナゲットを形成する通電工程と、整粒化通電工程とテンパー通電工程を組み合わせた３段階の通電を行えば、ＣＴＳ試験において、最も剥離方向の応力が負荷される部位（ナゲット内でナゲット境界付近）の靭性が向上し、継手強度を大幅に向上させることができることを見出した。
すなわち、本開示に係る抵抗スポット溶接方法は、
質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程と、
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
前記第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程と、
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
前記第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程と、
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
を連続して行う。
前記式（３）におけるＭｓは、前記式（４）において［元素名］内に前記板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、前記板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、前記板組を構成する全ての鋼板について前記式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ前記板組の総厚に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。
質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程と、
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
前記第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程と、
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
前記第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程と、
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
を連続して行う。
前記式（３）におけるＭｓは、前記式（４）において［元素名］内に前記板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、前記板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、前記板組を構成する全ての鋼板について前記式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ前記板組の総厚に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。
図３は、本開示に係る抵抗スポット溶接方法における各工程における電流及び時間の一例を概略的に示している。本開示に係る抵抗スポット溶接方法は、質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を用い、図３に示すように、第１通電工程、第１無通電工程、第２通電工程、第２無通電工程、及び第３通電工程を連続して、すなわち、他の工程を挟まずに続けて行う。以下、各工程について具体的に説明する。
［第１通電工程］
まず、第１通電工程として、質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する。
まず、第１通電工程として、質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する。
第１通電工程ではスポット溶接によって板組を構成する全ての鋼板を接合するナゲットが形成されるように電流値Ｉ１（ｋＡ）及び通電時間ｔ１（ｍｓ）を設定することが好ましい。図４は、２枚の鋼板を重ねた板組に対して第１通電工程を行った場合に形成されるナゲットの一例を概略的に示している。図４に示すように、鋼板１Ａ、１Ｂを重ね合わせた板組を板厚方向に挟み込むように電極２Ａ、２Ｂを押し当てた状態のまま、電極２Ａと電極２Ｂの間で通電を行う。これにより鋼板１Ａと鋼板１Ｂとの通電部にはナゲット１３及び熱影響部（いわゆるＨＡＺ）１４が形成され、両鋼板が溶接される。
第１通電工程における電流値Ｉ１は所望のナゲット径が得られる電流値を用い、板組のうち最も薄い鋼板ｔ（ｍｍ）とした場合、通電時間ｔ１は１０ｔ－５から１０ｔ＋５０ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）などとすればよい。ナゲット径は４√ｔ以上を狙うのが継手強度、散り発生回避の観点からよい。ナゲット径はさらに望ましくは５√ｔ以上である。このような５√ｔ以上のナゲット径を、散りを発生させずに形成するためには、第１通電工程の前に１ｃｙｃｌｅ～８０ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）のアップスロープを設定することが望ましい。また、第１通電工程の前に、第１通電工程より低い電流値で２～８０ｃｙｃｌｅのプレ通電を行っても良い。
なおアップスロープ通電を行う場合、アップスロープの終了時の電流値を第１通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）とし、第一通電工程の通電時間ｔ１（ｍｓ）にはアップスロープにかかる時間を含めない。
また、板組に対する電極２Ａ、２Ｂの加圧力は、散り発生を抑え、かつ安定してナゲットが得られるように、例えば２０００～８０００Ｎが挙げられる。加圧力は溶接中に一定であっても、変化させても良い。
第１通電工程における電流値Ｉ１は所望のナゲット径が得られる電流値を用い、板組のうち最も薄い鋼板ｔ（ｍｍ）とした場合、通電時間ｔ１は１０ｔ－５から１０ｔ＋５０ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）などとすればよい。ナゲット径は４√ｔ以上を狙うのが継手強度、散り発生回避の観点からよい。ナゲット径はさらに望ましくは５√ｔ以上である。このような５√ｔ以上のナゲット径を、散りを発生させずに形成するためには、第１通電工程の前に１ｃｙｃｌｅ～８０ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）のアップスロープを設定することが望ましい。また、第１通電工程の前に、第１通電工程より低い電流値で２～８０ｃｙｃｌｅのプレ通電を行っても良い。
なおアップスロープ通電を行う場合、アップスロープの終了時の電流値を第１通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）とし、第一通電工程の通電時間ｔ１（ｍｓ）にはアップスロープにかかる時間を含めない。
また、板組に対する電極２Ａ、２Ｂの加圧力は、散り発生を抑え、かつ安定してナゲットが得られるように、例えば２０００～８０００Ｎが挙げられる。加圧力は溶接中に一定であっても、変化させても良い。
本開示に係る抵抗スポット溶接方法では、板組を構成する鋼板は、少なくとも１枚の鋼板が、質量％で、Ｃ含有量が０．３０％超、０．７０％以下であればよい。このような鋼板は、冷延鋼板、熱延鋼板、ホットスタンプ鋼板が挙げられる。特に、Ｃ含有量の高いホットスタンプ鋼板が望ましい。また、鋼板の表面は、非めっき、亜鉛系めっき、アルミ系めっきのいずれであっても良い。板組を構成する鋼板の枚数は２枚以上であれば特に限定されず、製造される継手の用途に応じて選択すればよい。
以下、本開示における板組においてＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下である鋼板（以下、単に「鋼板」と称する場合がある。）について説明する。
以下、本開示における板組においてＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下である鋼板（以下、単に「鋼板」と称する場合がある。）について説明する。
Ｃ：０．３０％超０．７０％以下
Ｃは、鋼の焼入れ性を高め、強度向上に寄与する元素である。Ｃ含有量が０．３％以下の鋼板のみを重ねてスポット溶接を行う場合は、本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用せずとも継手強度の確保が可能なため、本開示に係る抵抗スポット溶接方法では、少なくとも１枚の鋼板のＣ含有量は０．３０％超とする。好ましくは、０．３１％以上、さらに好ましくは、０．３３％以上、さらに好ましくは０．３５％以上である。
ただし、Ｃ含有量が０．７０％を超えると靱性が低下しすぎ、本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用しても依然低いＣＴＳしか得られないため、Ｃ含有量は０．７０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは、０．５５％以下、さらに好ましくは０．４８％以下である。
Ｃは、鋼の焼入れ性を高め、強度向上に寄与する元素である。Ｃ含有量が０．３％以下の鋼板のみを重ねてスポット溶接を行う場合は、本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用せずとも継手強度の確保が可能なため、本開示に係る抵抗スポット溶接方法では、少なくとも１枚の鋼板のＣ含有量は０．３０％超とする。好ましくは、０．３１％以上、さらに好ましくは、０．３３％以上、さらに好ましくは０．３５％以上である。
ただし、Ｃ含有量が０．７０％を超えると靱性が低下しすぎ、本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用しても依然低いＣＴＳしか得られないため、Ｃ含有量は０．７０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは、０．５５％以下、さらに好ましくは０．４８％以下である。
図５は、鋼板の炭素量を変化させて単通電によってスポット溶接した場合のＣＴＳ（単通電ＣＴＳ）と下記条件によってスポット溶接した場合のＣＴＳ（本発明通常条件ＣＴＳ）を比較したグラフである。
第１通電工程／Ｉ１：６８００Ａ、ｔ１：５００ｍｓ
第１無通電工程／ｔｃ１：７０ｍｓ
第２通電工程／Ｉ２：５８００Ａ、ｔ２：２５０ｍｓ
第２無通電工程／ｔｃ２：７００ｍｓ
第３通電工程／Ｉ３：４０００Ａ、ｔ３：１３００ｍｓ
第１通電工程／Ｉ１：６８００Ａ、ｔ１：５００ｍｓ
第１無通電工程／ｔｃ１：７０ｍｓ
第２通電工程／Ｉ２：５８００Ａ、ｔ２：２５０ｍｓ
第２無通電工程／ｔｃ２：７００ｍｓ
第３通電工程／Ｉ３：４０００Ａ、ｔ３：１３００ｍｓ
また、図６は、単通電によってスポット溶接した場合のＣＴＳ（単通電ＣＴＳ）に対して、本開示による通電によってスポット溶接した場合のＣＴＳ（本発明通常条件ＣＴＳ）について、下記式によって求めた上昇率を示すグラフである。
上昇率［％］＝［（本発明通常条件ＣＴＳ－単通電ＣＴＳ）／単通電ＣＴＳ］×１００［％］
上昇率［％］＝［（本発明通常条件ＣＴＳ－単通電ＣＴＳ）／単通電ＣＴＳ］×１００［％］
図５及び図６に示されるように、Ｃ含有量が０．３％以下では、ＣＴＳの向上代が少なく（図６）、０．７０％を超えるとそもそものＣＴＳがかなり低くなってしまう（図５）。そのため、Ｃ含有量が０．３％超～０．７％の鋼板を含む板組に対して特定の条件で３段階通電を行うことでＣＴＳを顕著に向上させることができる。
Ｃ以外の残部は、Ｆｅ及び不純物であってもよいし、Ｆｅの一部に代えて任意成分を含んでもよい。なお、不純物とは、鉱石、スクラップ等の原材料に含まれる成分、又は、製造の過程で混入する成分が例示され、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。以下、Ｃ及びＦｅ以外の好ましい含有量について説明する。なお、以下に説明する成分は不純物又は任意成分であり、下限値は０％であってもよいし、０％超であってもよい。
Ｐ：０．０１０％未満
Ｐは、不純物であり、脆化を起こす元素である。Ｐ含有量が０．０１０％以上になると、継手強度を得ることが難しいので、上限を０．０１０％未満とすることが好ましい。より好ましくは０．００９％以下である。
なお、Ｐ含有量は少ないほど好ましいが、Ｐ含有量を下げるほど脱Ｐコストが上昇する。また、本開示に係る抵抗スポット溶接方法によれば、図１に示したように、通常のＰ含有量である鋼板を用いた場合でも、Ｐ含有量を極めて低くした鋼板を用いて通電によってナゲットを形成した後、テンパー通電を行った場合と同等以上にＣＴＳを向上させることができる。そのため、鋼板のＰ含有量を大きく下げる必要はなく、Ｐ含有量の下限値は、０．０００５％であってもよい。
Ｐは、不純物であり、脆化を起こす元素である。Ｐ含有量が０．０１０％以上になると、継手強度を得ることが難しいので、上限を０．０１０％未満とすることが好ましい。より好ましくは０．００９％以下である。
なお、Ｐ含有量は少ないほど好ましいが、Ｐ含有量を下げるほど脱Ｐコストが上昇する。また、本開示に係る抵抗スポット溶接方法によれば、図１に示したように、通常のＰ含有量である鋼板を用いた場合でも、Ｐ含有量を極めて低くした鋼板を用いて通電によってナゲットを形成した後、テンパー通電を行った場合と同等以上にＣＴＳを向上させることができる。そのため、鋼板のＰ含有量を大きく下げる必要はなく、Ｐ含有量の下限値は、０．０００５％であってもよい。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、Ｐと同様に、不純物であり脆化を起こす元素である。また、Ｓは、鋼中で粗大なＭｎＳを形成し、鋼の加工性を低下させるとともに継手強度も低下させる元素である。Ｓ含有量が０．０１００％を超えると、所要の継手強度を得ることが難しく、また、鋼の加工性が低下するので、０．０１００％以下とすることが望ましい。
なお、Ｓ含有量は少ないほど好ましいが、Ｐと同様の観点から、鋼板のＳ含有量の下限値は、０．０００３％であってもよい。
Ｓは、Ｐと同様に、不純物であり脆化を起こす元素である。また、Ｓは、鋼中で粗大なＭｎＳを形成し、鋼の加工性を低下させるとともに継手強度も低下させる元素である。Ｓ含有量が０．０１００％を超えると、所要の継手強度を得ることが難しく、また、鋼の加工性が低下するので、０．０１００％以下とすることが望ましい。
なお、Ｓ含有量は少ないほど好ましいが、Ｐと同様の観点から、鋼板のＳ含有量の下限値は、０．０００３％であってもよい。
Ｓｉ：０．１０％超
Ｓｉは、固溶強化により、鋼の強度を高める元素である。Ｓｉ含有量が０．１０％以下であると継手強度が低下してしまうため下限を０．１０％超とすることが好ましい。より好ましくは０．８０％超である。
一方、Ｓｉ含有量が高過ぎると、加工性が低下するとともに継手強度も低下するので、上限を３．５％又は３．０％としてもよい。
Ｓｉは、固溶強化により、鋼の強度を高める元素である。Ｓｉ含有量が０．１０％以下であると継手強度が低下してしまうため下限を０．１０％超とすることが好ましい。より好ましくは０．８０％超である。
一方、Ｓｉ含有量が高過ぎると、加工性が低下するとともに継手強度も低下するので、上限を３．５％又は３．０％としてもよい。
Ｍｎ：１５．００％以下
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素である。Ｍｎ含有量が１５．００％を超えると、加工性が劣化するとともに継手強度も低下するので、上限を１５．００％とすることが好ましい。鋼板の強度と加工性および継手強度をバランスよく確保するには、０．５～７．５％がより好ましい。さらに好ましくは、１．０～２．５％である。
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素である。Ｍｎ含有量が１５．００％を超えると、加工性が劣化するとともに継手強度も低下するので、上限を１５．００％とすることが好ましい。鋼板の強度と加工性および継手強度をバランスよく確保するには、０．５～７．５％がより好ましい。さらに好ましくは、１．０～２．５％である。
Ａｌ：３．００％以下
Ａｌは、脱酸作用をなす元素であり、また、フェライトを安定化し、セメンタイトの析出を抑制する元素である。Ａｌは、脱酸、及び、鋼組織の制御のため含有させるが、Ａｌは酸化し易く、Ａｌ含有量が３．００％を超えると、介在物が増加して加工性が低下するとともに継手強度も低下するので、３．００％以下とすることが好ましい。加工性を確保する点で、より好ましい上限は１．２％である。
Ａｌは、脱酸作用をなす元素であり、また、フェライトを安定化し、セメンタイトの析出を抑制する元素である。Ａｌは、脱酸、及び、鋼組織の制御のため含有させるが、Ａｌは酸化し易く、Ａｌ含有量が３．００％を超えると、介在物が増加して加工性が低下するとともに継手強度も低下するので、３．００％以下とすることが好ましい。加工性を確保する点で、より好ましい上限は１．２％である。
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、鋼板の強度を高める元素であるが、鋼中で粗大な窒化物を形成し、鋼の成形性を劣化させる作用をなす元素である。Ｎ含有量が０．０１００％を超えると、鋼の成形性の劣化、継手強度の低下が顕著となるので、０．０１００％以下とすることが望ましい。
なお、鋼板の清浄度を高める観点から、Ｎは、ゼロ％であってもよい。Ｎを低減する生産コストの観点から下限値は、０．０００１％であってもよい。
Ｎは、鋼板の強度を高める元素であるが、鋼中で粗大な窒化物を形成し、鋼の成形性を劣化させる作用をなす元素である。Ｎ含有量が０．０１００％を超えると、鋼の成形性の劣化、継手強度の低下が顕著となるので、０．０１００％以下とすることが望ましい。
なお、鋼板の清浄度を高める観点から、Ｎは、ゼロ％であってもよい。Ｎを低減する生産コストの観点から下限値は、０．０００１％であってもよい。
Ｔｉ：０．３０％以下
Ｔｉは、析出物を形成し、鋼板組織を細粒とする元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０１％以上である。一方、過剰に含有すると、製造性が低下し、加工時に割れが生じるだけでなく継手強度の低下も起こすので、０．３０％を上限とすることが好ましく、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｔｉは、析出物を形成し、鋼板組織を細粒とする元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０１％以上である。一方、過剰に含有すると、製造性が低下し、加工時に割れが生じるだけでなく継手強度の低下も起こすので、０．３０％を上限とすることが好ましく、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｎｂ：０．３０％以下
Ｎｂは、微細な炭窒化物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０１％以上である。過剰に含有すると、靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度低下を引き起こすため、上限を０．３０％とすることが好ましく、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｎｂは、微細な炭窒化物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０１％以上である。過剰に含有すると、靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度低下を引き起こすため、上限を０．３０％とすることが好ましく、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｖ：０．３０％以下
Ｖは、微細な炭窒化物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０３％以上である。過剰に含有すると、靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度低下を引き起こすため、上限を０．３０％とすることが好ましく、より好ましくは０．２５％以下である。
Ｖは、微細な炭窒化物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．０３％以上である。過剰に含有すると、靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度低下を引き起こすため、上限を０．３０％とすることが好ましく、より好ましくは０．２５％以下である。
Ｃｒ：５．００％以下
Ｍｏ：２．００％以下
Ｃｒ及びＭｏは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、それぞれ０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは ０．０５％以上である。ただし、Ｃｒ含有量が５．００％を超え、又はＭｏ含有量が２．００％を超えると、酸洗時や熱間加工時に支障が生じることがあるだけでなく継手強度の低下を招くので、Ｃｒ含有量の上限は５．００％とすることが好ましく、Ｍｏ含有量の上限は２．００％とすることが好ましい。
Ｍｏ：２．００％以下
Ｃｒ及びＭｏは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、それぞれ０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは ０．０５％以上である。ただし、Ｃｒ含有量が５．００％を超え、又はＭｏ含有量が２．００％を超えると、酸洗時や熱間加工時に支障が生じることがあるだけでなく継手強度の低下を招くので、Ｃｒ含有量の上限は５．００％とすることが好ましく、Ｍｏ含有量の上限は２．００％とすることが好ましい。
Ｃｕ：２．００％以下
Ｎｉ：１０．００％以下
Ｃｕ及びＮｉは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、それぞれ０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは ０．１０％以上である。ただし、Ｃｕ含有量が２．００％を超え、Ｎｉ含有量が１０．００％を超えると、酸洗時や熱間加工時に支障が生じることがあるだけでなく継手強度の低下を招くことがあるので、Ｃｕ含有量の上限は２．００％とすることが好ましく、Ｎｉ含有量の上限は１０．００％とすることが好ましい。
Ｎｉ：１０．００％以下
Ｃｕ及びＮｉは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、それぞれ０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは ０．１０％以上である。ただし、Ｃｕ含有量が２．００％を超え、Ｎｉ含有量が１０．００％を超えると、酸洗時や熱間加工時に支障が生じることがあるだけでなく継手強度の低下を招くことがあるので、Ｃｕ含有量の上限は２．００％とすることが好ましく、Ｎｉ含有量の上限は１０．００％とすることが好ましい。
Ｃａ：０．００３０％以下
ＲＥＭ：０．０５０％以下
Ｍｇ：０．０５％以下
Ｚｒ：０．０５％以下
Ｃａ、ＲＥＭ（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）、Ｍｇ、及びＺｒは、脱酸後の酸化物や、熱間圧延鋼板中に存在する硫化物を微細化し、成形性の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。ただし、Ｃａの含有量が０．００３０％を超え、ＲＥＭの含有量が０．０５０％を超え、Ｍｇ、又はＺｒの各含有量が０．０５％を超えると、鋼の加工性が低下する。そのため、Ｃａ含有量の上限を０．００３０％とし、ＲＥＭ含有量の上限を０．０５０％とし、Ｍｇ、及びＺｒの各含有量の上限を０．０５％とすることが好ましい。
なお、含有効果を得るため、Ｃａ含有量は０．０００５％以上、ＲＥＭは０．００１％以上、Ｍｇは０．００１％以上、Ｚｒは０．００１％以上とすることが好ましい。
ＲＥＭ：０．０５０％以下
Ｍｇ：０．０５％以下
Ｚｒ：０．０５％以下
Ｃａ、ＲＥＭ（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）、Ｍｇ、及びＺｒは、脱酸後の酸化物や、熱間圧延鋼板中に存在する硫化物を微細化し、成形性の向上に寄与する元素であり、含有してもよい。ただし、Ｃａの含有量が０．００３０％を超え、ＲＥＭの含有量が０．０５０％を超え、Ｍｇ、又はＺｒの各含有量が０．０５％を超えると、鋼の加工性が低下する。そのため、Ｃａ含有量の上限を０．００３０％とし、ＲＥＭ含有量の上限を０．０５０％とし、Ｍｇ、及びＺｒの各含有量の上限を０．０５％とすることが好ましい。
なお、含有効果を得るため、Ｃａ含有量は０．０００５％以上、ＲＥＭは０．００１％以上、Ｍｇは０．００１％以上、Ｚｒは０．００１％以上とすることが好ましい。
なお、「ＲＥＭ」とはＳｃ、Ｙ、及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭの含有量はＲＥＭのうちの１種又は２種以上の元素の合計含有量を指す。また、ＲＥＭについては一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、ＲＥＭは、ＲＥＭの合計含有量が上記の範囲となるように、ミッシュメタルの形で含有させてもよい。
Ｂ：０．０２００％以下
Ｂは、粒界に偏析して粒界強度を高める元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．０００１％以上含有することが好ましく、より好ましくは０．０００８％以上である。一方、過剰に含有すると靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度の低下を引き起こすため、上限を０．０２００％とすることが好ましく、より好ましくは０．０１０％以下である。
Ｂは、粒界に偏析して粒界強度を高める元素であり、含有してもよい。含有効果を得るため、０．０００１％以上含有することが好ましく、より好ましくは０．０００８％以上である。一方、過剰に含有すると靭性を阻害し製造困難になるだけでなく継手強度の低下を引き起こすため、上限を０．０２００％とすることが好ましく、より好ましくは０．０１０％以下である。
本開示に係る抵抗スポット溶接方法では、２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組のうち、少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下であり、好ましくは上述した元素から所望の元素を選択し、上述した範囲内の組成を有する鋼板を用いる。
鋼板成分として、
Ｃ：０．３０％超～０．７０％、
Ｓｉ：０．１０％超、
Ｍｎ：１５．００％以下、
Ｐ：０．０１０％未満、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：３．００％以下、及び
Ｎ：０．０１００％以下、を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）および不純物からなる鋼板であってもよい。
上記成分組成の鋼板が、上記鉄（Ｆｅ）の一部に代えて、
Ｔｉ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．３０％以下、
Ｖ：０．３０％以下、
Ｃｒ：５．００％以下、
Ｍｏ：２．００％以下、
Ｃｕ：２．００％以下、
Ｎｉ：１０．００％以下、
Ｃａ：０．００３０％以下、
ＲＥＭ：０．０５０％以下、
Ｍｇ：０．０５％以下、
Ｚｒ：０．０５％以下、及び
Ｂ：０．０２００％以下
の群から１種または２種以上の元素を含有してもよい。
板組を構成する全ての鋼板のＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下でもよいし、板組のうち一部の鋼板は、Ｃ含有量が０．３０％以下又は０．７０％超でもよい。
鋼板成分として、
Ｃ：０．３０％超～０．７０％、
Ｓｉ：０．１０％超、
Ｍｎ：１５．００％以下、
Ｐ：０．０１０％未満、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：３．００％以下、及び
Ｎ：０．０１００％以下、を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）および不純物からなる鋼板であってもよい。
上記成分組成の鋼板が、上記鉄（Ｆｅ）の一部に代えて、
Ｔｉ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．３０％以下、
Ｖ：０．３０％以下、
Ｃｒ：５．００％以下、
Ｍｏ：２．００％以下、
Ｃｕ：２．００％以下、
Ｎｉ：１０．００％以下、
Ｃａ：０．００３０％以下、
ＲＥＭ：０．０５０％以下、
Ｍｇ：０．０５％以下、
Ｚｒ：０．０５％以下、及び
Ｂ：０．０２００％以下
の群から１種または２種以上の元素を含有してもよい。
板組を構成する全ての鋼板のＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下でもよいし、板組のうち一部の鋼板は、Ｃ含有量が０．３０％以下又は０．７０％超でもよい。
板組を構成する鋼板の板厚は特に限定されないが、例えば、０．５～３．５ｍｍの板厚が挙げられる。
また、板組の総厚ｔも特に限定されないが、例えば、１．５～８．０ｍｍが挙げられる。
また、板組の総厚ｔも特に限定されないが、例えば、１．５～８．０ｍｍが挙げられる。
［第１無通電工程］
第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする。
無通電時間ｔｃ１が１６ｍｓ未満では第２通電工程の前にナゲット端部が凝固しないおそれがある。一方、無通電時間ｔｃ１が２００ｍｓを超えると、第２通電工程の前にナゲット端部が固まり過ぎるおそれがある。
ナゲット端部の凝固が不足した状態又は過度に凝固した状態での後通電（第２通電工程）を避け、ナゲット端部の凝固を適切に進めるために、第１通電工程後の無通電時間ｔｃ１は、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下とし、２５ｍｓ以上１６０ｍｓ以下とすることが好ましく、３０ｍｓ以上１５０ｍｓ以下とすることがより好ましい。
第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする。
無通電時間ｔｃ１が１６ｍｓ未満では第２通電工程の前にナゲット端部が凝固しないおそれがある。一方、無通電時間ｔｃ１が２００ｍｓを超えると、第２通電工程の前にナゲット端部が固まり過ぎるおそれがある。
ナゲット端部の凝固が不足した状態又は過度に凝固した状態での後通電（第２通電工程）を避け、ナゲット端部の凝固を適切に進めるために、第１通電工程後の無通電時間ｔｃ１は、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下とし、２５ｍｓ以上１６０ｍｓ以下とすることが好ましく、３０ｍｓ以上１５０ｍｓ以下とすることがより好ましい。
［第２通電工程］
第２通電工程は、本発明者らが、鋼板のＣ量が０．３％超であっても、ＣＴＳを向上させることができることを発見した、重要な工程である。ナゲット内の溶融境界付近の結晶粒を整粒化し、ＣＴＳ試験において、剥離方向に負荷される応力が最も高くなる部位の靭性を向上させる効果がある。
第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する。
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
第２通電工程では第１通電工程でできた溶融境界を越えずにナゲット中央部を溶融させてナゲット端部付近に適切な熱を入れるために、第１通電工程の電流値（Ｉ１）に対する比（Ｉ２／Ｉ１）及び通電時間（ｔ２）がそれぞれ上記の式（１）及び式（２）を満たす条件で通電を行う。
第２通電工程は、結晶粒制御熱処理に相当し、上記の式（１）及び式（２）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び時間ｔ２（ｍｓ）で通電を行うことでナゲットの結晶粒が変化し、継手強度を向上させることができる。
Ｉ２／Ｉ１は０．７５～１．０５、ｔ２は２００～６００が好ましい。
第２通電工程は、本発明者らが、鋼板のＣ量が０．３％超であっても、ＣＴＳを向上させることができることを発見した、重要な工程である。ナゲット内の溶融境界付近の結晶粒を整粒化し、ＣＴＳ試験において、剥離方向に負荷される応力が最も高くなる部位の靭性を向上させる効果がある。
第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する。
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
第２通電工程では第１通電工程でできた溶融境界を越えずにナゲット中央部を溶融させてナゲット端部付近に適切な熱を入れるために、第１通電工程の電流値（Ｉ１）に対する比（Ｉ２／Ｉ１）及び通電時間（ｔ２）がそれぞれ上記の式（１）及び式（２）を満たす条件で通電を行う。
第２通電工程は、結晶粒制御熱処理に相当し、上記の式（１）及び式（２）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び時間ｔ２（ｍｓ）で通電を行うことでナゲットの結晶粒が変化し、継手強度を向上させることができる。
Ｉ２／Ｉ１は０．７５～１．０５、ｔ２は２００～６００が好ましい。
［第２無通電工程］
第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする。
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
式（３）におけるＭｓは、式（４）において［元素名］内に板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、板厚を考慮し、板組を構成する全ての鋼板について式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ板組の総厚（全体の厚み）に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。なお、式（４）における元素のうち、鋼板に含まれない元素についてはゼロを代入する。
第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする。
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
式（３）におけるＭｓは、式（４）において［元素名］内に板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、板厚を考慮し、板組を構成する全ての鋼板について式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ板組の総厚（全体の厚み）に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。なお、式（４）における元素のうち、鋼板に含まれない元素についてはゼロを代入する。
例えば、互いに組成が異なる３枚の鋼板α、β、γを重ね合わせた板組をスポット溶接する場合、各鋼板の組成から式（４）によって算出されるＭｓ点（℃）をそれぞれＭｓα、Ｍｓβ、Ｍｓγ、各鋼板の板厚（ｍｍ）をそれぞれｔα、ｔβ、ｔγ、板組の総厚をｔとすると、この板組における各鋼板の板厚を考慮した加重平均のＭｓ点（Ｍｓａｖｅ）は以下のように算出される。
Ｍｓａｖｅ＝Ｍｓα×（ｔα／ｔ）＋Ｍｓβ×（ｔβ／ｔ）＋Ｍｓγ×（ｔγ／ｔ）
Ｍｓａｖｅ＝Ｍｓα×（ｔα／ｔ）＋Ｍｓβ×（ｔβ／ｔ）＋Ｍｓγ×（ｔγ／ｔ）
第２無通電工程では、次の第３通電工程においてナゲットおよびＨＡＺの焼き戻しをするために溶接部全体の温度がＭｓ点以下になる必要がある。よって、鋼の成分によって必要な時間が変わる。Ｍｓ点を上記式（４）で求めて溶接部全体の温度がＭｓ点以下となるのに必要な時間を計算したところ、３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２とする必要がある。
ただし、第２無通電時間ｔｃ２が９０００ｍｓを超えると、十字引張における疲労強度が低下する場合がある。この理由として、第２無通電時間ｔｃ２に続く第３通電工程があるものの、溶接部に残留応力が強く残ってしまうことが考えられる。そのため、第２無通電時間ｔｃ２は９０００ｍｓ以下である必要がある。
ただし、第２無通電時間ｔｃ２が９０００ｍｓを超えると、十字引張における疲労強度が低下する場合がある。この理由として、第２無通電時間ｔｃ２に続く第３通電工程があるものの、溶接部に残留応力が強く残ってしまうことが考えられる。そのため、第２無通電時間ｔｃ２は９０００ｍｓ以下である必要がある。
［第３通電工程］
第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する。
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
第３通電工程は、テンパー熱処理に相当し、電流値Ｉ３及び通電時間ｔ３はＭｓ点以下までに冷やされたナゲットを適切な焼戻し温度まで再加熱できればよい。実験の結果、第３通電工程の電流値（Ｉ３）では、第１通電工程の電流値（Ｉ１）に対する比（Ｉ３／Ｉ１）及び通電時間（ｔ３）が、それぞれ式（５）及び式（６）を満たす条件で通電することで、靭性を向上させることができる。
なお、第３通電工程における通電時間が長過ぎると生産性を落としてしまうため、５０００ｍｓ以下とすることが好ましい。また、第３通電工程後にダウンスロープを設けてもよい。ダウンスロープにより、液体金属脆性の割れ低減、ブローホール低減、遅れ破壊の抑制の効果により溶接部の特性がさらに向上する。なお、ダウンスロープ通電を行う場合、ダウンスロープの開始時の電流値を第３通電工程における電流値Ｉ３（ｋＡ）とし、第三通電工程の通電時間ｔ３（ｍｓ）にはダウンスロープにかかる時間を含めない。
第３通電工程の後は、加圧だけで通電しない、いわゆる保持時間を設けることが液体金属脆性の割れ抑制のために好ましい。保持時間は５ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）以上が望ましい。
第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する。
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
第３通電工程は、テンパー熱処理に相当し、電流値Ｉ３及び通電時間ｔ３はＭｓ点以下までに冷やされたナゲットを適切な焼戻し温度まで再加熱できればよい。実験の結果、第３通電工程の電流値（Ｉ３）では、第１通電工程の電流値（Ｉ１）に対する比（Ｉ３／Ｉ１）及び通電時間（ｔ３）が、それぞれ式（５）及び式（６）を満たす条件で通電することで、靭性を向上させることができる。
なお、第３通電工程における通電時間が長過ぎると生産性を落としてしまうため、５０００ｍｓ以下とすることが好ましい。また、第３通電工程後にダウンスロープを設けてもよい。ダウンスロープにより、液体金属脆性の割れ低減、ブローホール低減、遅れ破壊の抑制の効果により溶接部の特性がさらに向上する。なお、ダウンスロープ通電を行う場合、ダウンスロープの開始時の電流値を第３通電工程における電流値Ｉ３（ｋＡ）とし、第三通電工程の通電時間ｔ３（ｍｓ）にはダウンスロープにかかる時間を含めない。
第３通電工程の後は、加圧だけで通電しない、いわゆる保持時間を設けることが液体金属脆性の割れ抑制のために好ましい。保持時間は５ｃｙｃｌｅ（５０Ｈｚ）以上が望ましい。
Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組に対し、上述した各工程からなる抵抗スポット溶接を行うことで、単通電で抵抗スポット溶接を行った場合に比べてＣＴＳを大幅に向上させることができる。また、上記板組では単通電ではナゲット硬さに見合うＴＳＳ（引張せん断強さ）が得られない場合がある。本発明によれば、溶接部の靱性向上作用によりＴＳＳも向上させることが可能である。さらに、溶接部の靭性向上と軟化の作用により、スポット溶接部の耐遅れ破壊特性も向上させることが可能である。
このような本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用する分野は特に限定されないが、例えば、車体の組立や部品の取付け等の工程に特に有効と考えられる。
このような本開示に係る抵抗スポット溶接方法を適用する分野は特に限定されないが、例えば、車体の組立や部品の取付け等の工程に特に有効と考えられる。
以下、実施例によって本開示に係る抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法について説明する。尚、本開示に係る抵抗スポット溶接方法及び継手の製造方法はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す組成を有する鋼板を用意し、表２に示す条件（板組、加圧力、通電条件など）で抵抗スポット溶接を行った。
表１において、Ｐ、Ｓ、Ｎは意図的に添加しなくても、成分分析は実施した。また、「＜０．０００２％」のように不等号による表記は、分析下限値未満であることを意味する。その他の元素は、意図的に添加しない場合、「－」を記載し、成分分析を実施していない。残部は、Ｆｅ及び不純物である。また、表１において、鋼板のＣ含有量が０．３０％以下又は０．７０％を超える値には下線を付した。なお、鋼板ｒ及び鋼板ｓは、Ｃ含有量が０．３０％以下であるが、鋼板のＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下の鋼板と組み合わせる発明例の板組に用いるために用意したものであり、下線は付していない。
表１において、Ｐ、Ｓ、Ｎは意図的に添加しなくても、成分分析は実施した。また、「＜０．０００２％」のように不等号による表記は、分析下限値未満であることを意味する。その他の元素は、意図的に添加しない場合、「－」を記載し、成分分析を実施していない。残部は、Ｆｅ及び不純物である。また、表１において、鋼板のＣ含有量が０．３０％以下又は０．７０％を超える値には下線を付した。なお、鋼板ｒ及び鋼板ｓは、Ｃ含有量が０．３０％以下であるが、鋼板のＣ含有量が０．３０％超、０．７０％以下の鋼板と組み合わせる発明例の板組に用いるために用意したものであり、下線は付していない。
表２における下線は、本開示の要件を満たさないことを意味する。また、「式（３）の左辺」とは、「３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００」によって算出される値を意味し、「単通電ＣＴＳ」は、通電条件のうち第１通電（Ｉ１，ｔ１）のみでサンプルを作製した場合のＣＴＳを意味する。
この単通電ＣＴＳと比較して上昇率を取り、１０％を超えるものを継手強度の向上効果があるものと判断した。
上昇率［％］＝［（本開示の通電条件でのＣＴＳ－単通電のＣＴＳ）／単通電のＣＴＳ］×１００
表２に示す条件のほか、Ｎｏ．４３では第１通電工程の前に５００ｍｓのアップスロープ通電を行い、また、Ｎｏ．４４では第１通電工程の前に、電流６．７ｋＡ、通電時間５００ｍｓのプレ通電を行った。
この単通電ＣＴＳと比較して上昇率を取り、１０％を超えるものを継手強度の向上効果があるものと判断した。
上昇率［％］＝［（本開示の通電条件でのＣＴＳ－単通電のＣＴＳ）／単通電のＣＴＳ］×１００
表２に示す条件のほか、Ｎｏ．４３では第１通電工程の前に５００ｍｓのアップスロープ通電を行い、また、Ｎｏ．４４では第１通電工程の前に、電流６．７ｋＡ、通電時間５００ｍｓのプレ通電を行った。
Ｎｏ．１、３～６、８～１９、３２～４４では、少なくとも１枚の鋼板のＣ含有量が質量％で０．３０％超０．７０％以下である板組に対し、本開示の条件を満たす抵抗スポット溶接を行っており、いずれも単通電による抵抗スポット溶接を行った場合に比べ、ＣＴＳの上昇率が１０％を超えていた。
一方、Ｎｏ．２、７、２０～３１では、本開示の条件を満たさないため、単通電による抵抗スポット溶接を行った場合に比べ、ＣＴＳの上昇率が１０％に満たず、むしろＣＴＳが低下したものもあった。
一方、Ｎｏ．２、７、２０～３１では、本開示の条件を満たさないため、単通電による抵抗スポット溶接を行った場合に比べ、ＣＴＳの上昇率が１０％に満たず、むしろＣＴＳが低下したものもあった。
１Ａ、１Ｂ 鋼板
２Ａ、２Ｂ 電極
１３ ナゲット
１４ 熱影響部（ＨＡＺ）
２Ａ、２Ｂ 電極
１３ ナゲット
１４ 熱影響部（ＨＡＺ）
Claims (6)
- 質量％で、Ｃ含有量が、０．３０％超、０．７０％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電してナゲットを形成する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、下記式（１）を満たす電流値Ｉ２（ｋＡ）及び下記式（２）を満たす時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程と、
０．６≦Ｉ２／Ｉ１≦１．１ ・・・（１）
５０≦ｔ２≦１０００ ・・・（２）
前記第２通電工程後、下記式（３）及び下記式（４）を満たす時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程と、
３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００ ・・・（３）
Ｍｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］ ・・・（４）
前記第２無通電工程後、下記式（５）を満たす電流値Ｉ３（ｋＡ）及び下記式（６）を満たす時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程と、
０．４≦Ｉ３／Ｉ１≦１．０ ・・・（５）
２００≦ｔ３ ・・・（６）
を連続して行う、抵抗スポット溶接方法。
前記式（３）におけるＭｓは、前記式（４）において［元素名］内に前記板組を構成する鋼板に含まれる各元素の質量％を代入して算出されるＭｓ点を意味する。但し、前記板組を構成する少なくとも２枚の鋼板の組成が異なる場合は、前記板組を構成する全ての鋼板について前記式（４）により鋼板ごとに算出したＭｓ点に、それぞれ前記板組の総厚に対する各鋼板の板厚比を乗じた値の加重平均のＭｓ点を式（３）に代入する。 - 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満である、
請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。 - 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。 - 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。 - 前記板組のうち、前記少なくとも１枚の鋼板は、質量％で、
Ｓｉ含有量が０．１０％超、
Ｍｎ含有量が１５．００％以下、
Ｐ含有量が０．０１０％未満、
Ｓ含有量が０．０１００％以下、
である
請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。 - 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の抵抗スポット溶接方法を用いた継手の製造方法。
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