引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板
【課題】引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板において、スポット溶接で、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さい溶接継手を形成する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、Ｍｎ：０．３０〜３．００％、Ａｌ：１．５０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、及び、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］）・・・（１） Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０ ［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、Ｍｎ：０．３０〜３．００％、Ａｌ：１．５０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、及び、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］）・・・（１） Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０ ［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の製造分野等で使用するスポット溶接用高強度鋼板、特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野においては、安全性を確保するとともに、低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ2）排出量の削減を達成するため、車体や部品等に高強度鋼板を使用して、車体の軽量化を図っている。
【０００３】
車体の組立や部品の取付けには、主として、スポット溶接が使用されるが、スポット溶接継手には、引張強度と疲労強度が求められる。特に、引張強度が重要で、剪断方向に引張荷重を負荷して測定する引張剪断強度（ＴＳＳ）と、剥離方向に引張荷重を負荷して測定する十字引張強度（ＣＴＳ）が重要である。なお、引張剪断強度と十字引張強度の測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６、ＪＩＳ Ｚ ３１３７に規定されている。
【０００４】
一般に、スポット溶接継手において、ナゲット（鋼板が溶融して凝固した部分）の硬さが高く、靱性が良好で、かつ、ナゲット内の偏析が抑制されていると、引張試験時の破断形態が良好（ナゲットの周囲で破断が生じる）で、十分に高い引張強度が得られ、また、継手間の強度のばらつきも小さい。
【０００５】
ナゲットの硬さは高いが、靭性が低い場合や、ナゲット内部の偏析が顕著な場合、引張試験時に、剥離破断（ナゲット内での破断）や、部分プラグ破断（ナゲット内での部分的破断）が生じ、良好な破断形態が得られない。
【０００６】
このような場合、スポット溶接継手の引張強度は著しく低下し、継手間の強度のばらつきも大きくなる。このような引張強度の低下や、強度のばらつきは、特に、十字引張強度に顕著に現れる。
【０００７】
高強度鋼板のスポット溶接においては、ナゲット内に割れや欠陥が発生する場合がある。このような場合、継手強度の低下や、継手間の強度のばらつきが顕著になる。それ故、高強度鋼板のスポット溶接においては、破断形態の改善と、それに伴う十字引張強度の向上、及び、継手間の強度のばらつきの低減が求められる。
【０００８】
通常、炭素当量が高い高強度鋼板をスポット溶接した場合、ナゲットにおいて、靱性の不足及び顕著な偏析が生じ易い。
【０００９】
特許文献１及び非特許文献１には、上記課題を解決するため、スポット溶接の通電が終了して一定時間が経過した後にテンパー通電を行い、スポット溶接部（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開示されている。しかし、この方法では、溶接に長時間を要するので、生産性が低く、また、焼戻しによる溶接部の軟化により、ナゲット内での剥離破断が起こり易くなる。
【００１０】
特許文献２及び３には、継手強度の低下を解決するため、スポット溶接後に、高周波で溶接部を加熱して、焼戻し処理を行う方法が開示されている。しかし、これらの方法においては、溶接後に、高周波加熱という別工程と、そのための装置が必要となり、さらに、焼戻しによる溶接部の軟化によって、ナゲット内で剥離破断が起こり易くなる。
【００１１】
特許文献４及び非特許文献２には、自動車生産工程内の塗装焼付け処理により、Ｌ字溶接継手の引張強度（剥離強度）が向上することが開示されている。しかし、特許文献４及び非特許文献２では、鋼種や鋼板成分（特に炭素当量）と十字引張強さの関係が明確に開示されていないし、また、各種鋼種を用いた場合における溶接部の破断形態、及び、破断形態と十字引張強度の関係も開示されていない。
【００１２】
特許文献５には、引張強度が４４０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせて抵抗溶接し溶接継手を製造する方法において、質量％で、Ｃ×Ｐ≦０．００２５、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１％以下の溶接金属を含む溶接部に、所要の関係式を満たす温度及び時間の熱処理を施して、溶接継手における剥離方向強度を高めることが開示されている。
【００１３】
しかし、この方法においては、溶接後、熱処理が必要となるので、生産性が低く、また、溶接金属の成分調整が難しいので、実用的でない。
【００１４】
特許文献６には、引張強度が１４７０ＭＰａ級のホットスタンピング鋼板をスポット溶接することが開示されているが、溶接後、焼入れ処理が必要となるので、鋼板の炭素当量を下げることは難しい。
【００１５】
特許文献７には、所定の高強度鋼板をスポット溶接し、溶接後、所定の条件でテンパー通電を行って溶接部の硬さを下げる方法が開示されているが、この方法は、溶接部の軟化によってナゲット内での剥離破断が起こり易いという課題を抱えている。
【００１６】
特許文献８には、本通電によるナゲット形成の後、本通電電流値以上の電流値で後熱通電する方法が開示されている。特許文献９には、本通電によるナゲット形成の後、加圧力を増加して後熱通電する方法が開示されている。
【００１７】
高強度鋼板のスポット溶接においては、前述したように、破断形態の改善と、それに伴う十字引張強度の向上、及び、継手間の強度のばらつきの低減が求められるが、これらの方法でも、高強度のスポット溶接継手を安定して得ることができない。
【００１８】
特許文献１０には、Ｃを０．１〜０．３％未満含有し、成形加工後に、必要な箇所に焼入れを施して強度を高め、焼入れを施さない部分をスポット溶接して使用する焼入れ用鋼板が開示されている。この鋼板は、スポット溶接継手の十字引張強度が高い（十字引張荷重が大きい）ものであるが、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板をスポット溶接したものではない。
【００１９】
近年、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板が、自動車用及び自動車部品用の素材として使用され始め、上記鋼板には、スポット溶接で、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さい溶接継手を形成することができる特性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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２００９−１２７１１９号公報
【特許文献４】特開２００９−２９１７９７号公報
【特許文献５】特開２０１０−０５９４５１号公報
【特許文献６】特開２００２−１０２９８０号公報
【特許文献７】特開２００９−１３８２２３号公報
【特許文献８】特開２０１０−１１５７０６号公報
【特許文献９】特開２０１０−１４９１８７号公報
【特許文献１０】特開２００９−２６３７８０号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】「高張力鋼における点溶接継手疲労強度の改善−鉄と鋼−」，日本鉄鋼協会，１９８２年，第６８巻，第９号 Ｐ３１８〜３２５
【非特許文献２】「自動車鋼板のスポット溶接継手強度に及ぼす塗装焼付けの熱履歴の影響−溶接学会全国大会講演概要−」，社団法人溶接学会，第８３巻，２００８年，第９号，Ｐ４−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記要望に鑑みに、引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板において、スポット溶接で、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さい溶接継手を形成することを課題とし、該課題を解決する引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板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】
【００２３】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意研究した。引張強度９８０ＭＰａ以上を確保するため、鋼板のＣ量は、必然的に０．１質量％以上となる。その結果、鋼板の溶接性は悪化するので、スポット溶接継手の破断形態を改善する手法を見いだす必要がある。
【００２４】
そこで、本発明者らは、スポット溶接継手の強度を担うナゲットの脆さを評価する脆さ指標を導入し、この指標で、Ｃ量が０．１質量％以上の高強度鋼板の成分組成を規制すれば、スポット溶接継手の破断形態を改善できることを見いだした。
【００２５】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２６】
（１）質量％で、
Ｃ ：０．１０〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ａｌ：１．５０％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、及び、
Ｎ ：０．０１０％以下を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【００２７】
（２）前記式（１）において、
０．１≦Ｃeqh≦０．３
であることを特徴とする前記（１）に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００２８】
（３）前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、及び、
Ｖ ：０．００５〜０．１０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００２９】
（４）前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
Ｃｒ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、及び、
Ｍｏ：０．０１〜０．８％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００３０】
（５）前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭの１種又は２種以上を、合計で０．０００１〜０．５％含有することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さくて、破断形態が良好な溶接継手を形成できる引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スポット溶接継手の十字引張強度（ｋＮ／spot）と脆さ指標Ｂrの相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、Ｍｎ：０．３０〜３．００％、Ａｌ：１．５０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、及び、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５％以下であることを特徴とする。
【００３４】
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【００３５】
前述したように、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板が、自動車用及び自動車部品用の素材として使用され始めたので、本発明は、引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板（以下「本発明鋼板」ということがある。）を対象とする。引張強度の上限は、特に限定しないが、現在のところ、１８５０ＭＰａ程度が限界である。
【００３６】
まず、本発明鋼板の成分組成を限定する理由について説明する。以下、成分組成に係る％は質量％を意味する。
【００３７】
Ｃ：０．１０〜０．３０％
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。０．１０％未満であると、９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られないので、下限を０．１０％とする。好ましい下限は０．１５％である。一方、０．３０％を超えると、強度が向上しすぎて加工性が低下するので、上限を０．３０％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、０．１５〜０．２５％が好ましい。
【００３８】
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％
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。Ｓｉを０．０１％未満に低減することは工業的に困難であるので、下限を０．０１％とする。一方、２．５０％を超えると、加工性が低下するので、上限を２．５０％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、０．１０〜２．００％が好ましい。
【００３９】
Ｍｎ：０．３０〜３．００％
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素である。０．３０％未満であると、９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られないので、下限を０．３０％とする。一方、３．００％を超えると、加工性が劣化するので、上限を３．００％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、１．２０〜２．７５％が好ましい。より好ましくは、１．５０超〜２．７５％である。
【００４０】
Ａｌ：１．５０％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。脱酸、及び、鋼組織の制御のため添加するが、Ａｌは極めて酸化し易く、１．５０％を超えると、介在物が増加して加工性が低下するので、上限を１．５０％とする。加工性を確保する点で、好ましい上限は１．２０％である。
【００４１】
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、不可避的不純物であり、溶融・凝固時、ナゲット内で偏析し、ナゲットを脆化する作用をなす元素である。０．０１５％を超えると、偏析でナゲットの脆化が著しく、ナゲット内で割れが生じ易くなり、所要の継手強度を得ることが難しいので、上限を０．０１５％とする。
【００４２】
Ｐは少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．００２％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．００２％が下限となる。
【００４３】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、Ｐと同様に、不可避的不純物であり、溶融・凝固時、ナゲット内で偏析し、ナゲットを脆化する作用をなす元素である。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元素である。
【００４４】
０．０１０％を超えると、偏析でナゲットの脆化が著しく、ナゲット内で割れが生じ易くなり、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、上限を０．０１０％とする。Ｓは、少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．０００１％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．０００１％が下限となる。
【００４５】
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは、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。また、Ｎは、ナゲットの硬さを高めるとともに、偏析して、溶接時のブローホールの発生の原因となる元素である。０．０１０％を超えると、鋼の成形性の劣化、ナゲットの硬さの上昇、及び、ブローホールの発生が顕著となるので、上限を０．０１０％とする。
【００４６】
Ｎは、少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．０００５％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．０００５％が下限となる。
【００４７】
本発明は、上記主要元素の他、本発明の特性を損なわない範囲で、下記元素を、選択的に含有してもよい。
【００４８】
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％
Ｖ ：０．００５〜０．１０％
Ｔｉ、Ｎｂ、及び、Ｖは、析出強化、フェライト結晶粒の成長の抑制による細粒強化、及び、再結晶の抑制による転位強化で、鋼を強化する元素である。いずれの元素も、０．００５％未満では、添加効果が小さいので、下限を０．００５％とする。一方、０．１０％を超えると、鋼の成形性が劣化するので、いずれの元素の上限も０．１０％とする。鋼強化の点で、０．０１０〜０．０７％が好ましい。
【００４９】
Ｂ：０．０００１〜０．０１％
Ｂは、鋼組織の制御により鋼を強化する元素である。０．０００１％未満であると、強度向上効果が得られないので、下限を０．０００１％とする。一方、０．０１％を超えると、上記効果が飽和するので、上限を０．０１％とする。添加効果を確実に得る点で、０．００１０〜０．００５％が好ましい。
【００５０】
Ｃｒ：０．０１〜２．０％
Ｎｉ：０．０１〜２．０％
Ｃｕ：０．０１〜２．０％
Ｍｏ：０．０１〜０．８％
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｍｏは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、Ｍｎの一部に代えて用いることができる。いずれの元素も、０．０１％未満であると、強度向上に十分に寄与しないので、下限を０．０１％とする。
【００５１】
一方、Ｃｒ、Ｎｉ、及び、Ｃｕが２．０％を超え、Ｍｏが０．８％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ので、Ｃｒ、Ｎｉ、及び、Ｃｕの上限は２．０％とし、Ｍｏの上限は０．８％とする。
【００５２】
Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭ（rare earth metal）の１種又は２種以上：合計で０．０００１〜０．５％
Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭ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る。これらの元素の合計が０．０００１％未満であると、添加効果が小さいので、これらの元素の合計の下限を０．０００１％とする。一方、これらの元素の合計が０．５％を超えると、鋼の加工性が低下するので、これらの元素の合計の上限を０．５％とする。
【００５３】
上記添加効果を確実に得る点で、上記元素の合計は、０．００１０〜０．３％が好ましい。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。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。
【００５４】
次ぎに、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrについて説明する。
【００５５】
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
ここで、
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０ ・・・（１'）
であり、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）である。
【００５６】
上記式（１）において、“Ｃeqh”は、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価する指標であり、“［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］”は、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さを評価する指標である。
【００５７】
即ち、上記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrは、本発明者らが、スポット溶接継手の脆さは、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さと、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さの相乗で評価されるべきであるとの発想に基づいて、スポット溶接継手の脆さを総合的に評価する指標として考案した指標である。この指標が、本発明鋼板の基礎をなす知見である。以下、詳細に説明する。
【００５８】
鋼板が溶融凝固して生成したナゲットの硬さは、通常、鋼板の硬さを上回るが、鋼板の焼入れ性が良いと、硬さの上昇分は大きくなり、その分、ナゲットの靭性は低下して脆くなる。そこで、本発明者らは、鋼板の焼入れ性の指標となる炭素当量式Ｃeqhを援用し、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価する指標とした。
【００５９】
炭素当量式はＣeqhの他にもあるが、本発明鋼板では、Ｃ、Ｓｉ、及び、Ｃｒが焼入れ性を支配する元素となるので、簡明な上記式（１'）で定義するＣeqhを援用した。この“Ｃeqh”で、本発明鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価することとした。
【００６０】
Ｃeqhの上限、下限は、本発明鋼板のＣ、Ｓｉ、及び、Ｃｒの上限、下限で定まるが、本発明者らの試験結果によれば、破断形態をより改善する点で、０．１≦Ｃeqh≦０．３
が好ましい。
【００６１】
Ｐ、Ｓ、及び、Ｎは、溶接時、ナゲット内で偏析してナゲットを脆くするが、各元素の偏析、拡散、及び、脆化への寄与度は、それぞれ相違する。そこで、本発明者らは、試験結果に基づいて、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの寄与度を設定し、これらの偏析元素に起因するナゲットの脆さを評価する指標として、“［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］”を採用した。
【００６２】
そして、前述したように、本発明者らは、スポット溶接継手の脆さは、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さと、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さの相乗で評価されるべきであるとの発想に基づいて、スポット溶接継手の脆さを総合的に評価する指標として、前記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrを考案した。
【００６３】
本発明者らは、十字引張試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）に従い、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板をスポット溶接して十字引張強度を測定し、十字引張強度と脆さ指標Ｂrの相関を調査した。
【００６４】
表１に、調査対象の鋼板の成分組成、強度、脆さ指標、及び、調査結果の十字引張強度（ＣＴＳ）を示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
鋼板は、厚さ１．８ｍｍのめっき無し鋼板である。形成するナゲットの径は６ｍｍとした。電極先端径φ：８ｍｍ、加圧力：５ｋＮ、通電時間：１９サイクルで、直径６ｍｍのナゲットを形成するように、鋼板毎に通電量を変えて溶接した。
【００６７】
図１に、スポット溶接継手の十字引張強度（ｋＮ／spot）と脆さ指標Ｂrの相関を示す。図１から、脆さ指標Ｂrが０．００５５以下で、十字引張強度が１０ｋＮ以上となっていることが解る。この結果に基づいて、本発明では、前記式（１）で定義するＢrを０．００５５以下に規定した。この点が、本発明の特徴である。
【００６８】
本発明鋼板において、鋼種は特に限定されない。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）等の、いずれの鋼種でもよい。
【００６９】
本発明鋼板においては、いずれの鋼種でも、スポット溶接継手の十字引張強度が向上するとともに、継手間の強度のばらつきが抑制されて、破断形態が良好なものとなる。
【００７０】
本発明鋼板の厚さは、スポット溶接が可能な厚さであればよく、特に、特定の厚さに限定されない。本発明鋼板においては、厚さがスポット溶接可能な厚さであれば、脆さ指標を０．００５５以下に規定することによる効果が発現することを、本発明者らは、試験結果で確認した。
【００７１】
また、本発明者らの試験結果により、本発明鋼板においては、３枚以上重ねてスポット溶接した場合にも、脆さ指標を０．００５５以下に規定することによる効果が発現することを確認した。
【実施例】
【００７２】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００７３】
（実施例）
表１に示す成分組成、強度、及び、脆さ指標を有する厚さ１．８ｍｍの鋼板を重ねて、電極先端径φ：６ｍｍ、加圧力：５ｋＮ、電流：７．３ｋＡでスポット溶接し、鋼板間に、直径６ｍｍのナゲットを形成した。スポット溶接部の強度を、ＪＩＳ Ｚ ３１３７の十字引張試験で測定した。結果は表１に示したとおりである。
【００７４】
表１から、Ｂｒが０．００５５を超える鋼板ａ〜ｊの場合、十字引張強度（ＣＴＳ）は、最大でも１０．２ｋＮ／spotであるが、Ｂｒが０．００５５以下の鋼板ｋ〜ｑの場合、十字引張強度（ＣＴＳ）は１１．０ｋＮ／spopを超えることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
前述したように、本発明によれば、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さくて、破断形態が良好な溶接継手を形成できる引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板を提供することができる。よって、本発明は、スポット溶接で鋼製品を製造する産業において利用可能性が高いものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の製造分野等で使用するスポット溶接用高強度鋼板、特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野においては、安全性を確保するとともに、低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ2）排出量の削減を達成するため、車体や部品等に高強度鋼板を使用して、車体の軽量化を図っている。
【０００３】
車体の組立や部品の取付けには、主として、スポット溶接が使用されるが、スポット溶接継手には、引張強度と疲労強度が求められる。特に、引張強度が重要で、剪断方向に引張荷重を負荷して測定する引張剪断強度（ＴＳＳ）と、剥離方向に引張荷重を負荷して測定する十字引張強度（ＣＴＳ）が重要である。なお、引張剪断強度と十字引張強度の測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６、ＪＩＳ Ｚ ３１３７に規定されている。
【０００４】
一般に、スポット溶接継手において、ナゲット（鋼板が溶融して凝固した部分）の硬さが高く、靱性が良好で、かつ、ナゲット内の偏析が抑制されていると、引張試験時の破断形態が良好（ナゲットの周囲で破断が生じる）で、十分に高い引張強度が得られ、また、継手間の強度のばらつきも小さい。
【０００５】
ナゲットの硬さは高いが、靭性が低い場合や、ナゲット内部の偏析が顕著な場合、引張試験時に、剥離破断（ナゲット内での破断）や、部分プラグ破断（ナゲット内での部分的破断）が生じ、良好な破断形態が得られない。
【０００６】
このような場合、スポット溶接継手の引張強度は著しく低下し、継手間の強度のばらつきも大きくなる。このような引張強度の低下や、強度のばらつきは、特に、十字引張強度に顕著に現れる。
【０００７】
高強度鋼板のスポット溶接においては、ナゲット内に割れや欠陥が発生する場合がある。このような場合、継手強度の低下や、継手間の強度のばらつきが顕著になる。それ故、高強度鋼板のスポット溶接においては、破断形態の改善と、それに伴う十字引張強度の向上、及び、継手間の強度のばらつきの低減が求められる。
【０００８】
通常、炭素当量が高い高強度鋼板をスポット溶接した場合、ナゲットにおいて、靱性の不足及び顕著な偏析が生じ易い。
【０００９】
特許文献１及び非特許文献１には、上記課題を解決するため、スポット溶接の通電が終了して一定時間が経過した後にテンパー通電を行い、スポット溶接部（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開示されている。しかし、この方法では、溶接に長時間を要するので、生産性が低く、また、焼戻しによる溶接部の軟化により、ナゲット内での剥離破断が起こり易くなる。
【００１０】
特許文献２及び３には、継手強度の低下を解決するため、スポット溶接後に、高周波で溶接部を加熱して、焼戻し処理を行う方法が開示されている。しかし、これらの方法においては、溶接後に、高周波加熱という別工程と、そのための装置が必要となり、さらに、焼戻しによる溶接部の軟化によって、ナゲット内で剥離破断が起こり易くなる。
【００１１】
特許文献４及び非特許文献２には、自動車生産工程内の塗装焼付け処理により、Ｌ字溶接継手の引張強度（剥離強度）が向上することが開示されている。しかし、特許文献４及び非特許文献２では、鋼種や鋼板成分（特に炭素当量）と十字引張強さの関係が明確に開示されていないし、また、各種鋼種を用いた場合における溶接部の破断形態、及び、破断形態と十字引張強度の関係も開示されていない。
【００１２】
特許文献５には、引張強度が４４０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせて抵抗溶接し溶接継手を製造する方法において、質量％で、Ｃ×Ｐ≦０．００２５、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１％以下の溶接金属を含む溶接部に、所要の関係式を満たす温度及び時間の熱処理を施して、溶接継手における剥離方向強度を高めることが開示されている。
【００１３】
しかし、この方法においては、溶接後、熱処理が必要となるので、生産性が低く、また、溶接金属の成分調整が難しいので、実用的でない。
【００１４】
特許文献６には、引張強度が１４７０ＭＰａ級のホットスタンピング鋼板をスポット溶接することが開示されているが、溶接後、焼入れ処理が必要となるので、鋼板の炭素当量を下げることは難しい。
【００１５】
特許文献７には、所定の高強度鋼板をスポット溶接し、溶接後、所定の条件でテンパー通電を行って溶接部の硬さを下げる方法が開示されているが、この方法は、溶接部の軟化によってナゲット内での剥離破断が起こり易いという課題を抱えている。
【００１６】
特許文献８には、本通電によるナゲット形成の後、本通電電流値以上の電流値で後熱通電する方法が開示されている。特許文献９には、本通電によるナゲット形成の後、加圧力を増加して後熱通電する方法が開示されている。
【００１７】
高強度鋼板のスポット溶接においては、前述したように、破断形態の改善と、それに伴う十字引張強度の向上、及び、継手間の強度のばらつきの低減が求められるが、これらの方法でも、高強度のスポット溶接継手を安定して得ることができない。
【００１８】
特許文献１０には、Ｃを０．１〜０．３％未満含有し、成形加工後に、必要な箇所に焼入れを施して強度を高め、焼入れを施さない部分をスポット溶接して使用する焼入れ用鋼板が開示されている。この鋼板は、スポット溶接継手の十字引張強度が高い（十字引張荷重が大きい）ものであるが、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板をスポット溶接したものではない。
【００１９】
近年、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板が、自動車用及び自動車部品用の素材として使用され始め、上記鋼板には、スポット溶接で、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さい溶接継手を形成することができる特性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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２００９−１２７１１９号公報
【特許文献４】特開２００９−２９１７９７号公報
【特許文献５】特開２０１０−０５９４５１号公報
【特許文献６】特開２００２−１０２９８０号公報
【特許文献７】特開２００９−１３８２２３号公報
【特許文献８】特開２０１０−１１５７０６号公報
【特許文献９】特開２０１０−１４９１８７号公報
【特許文献１０】特開２００９−２６３７８０号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】「高張力鋼における点溶接継手疲労強度の改善−鉄と鋼−」，日本鉄鋼協会，１９８２年，第６８巻，第９号 Ｐ３１８〜３２５
【非特許文献２】「自動車鋼板のスポット溶接継手強度に及ぼす塗装焼付けの熱履歴の影響−溶接学会全国大会講演概要−」，社団法人溶接学会，第８３巻，２００８年，第９号，Ｐ４−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記要望に鑑みに、引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板において、スポット溶接で、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さい溶接継手を形成することを課題とし、該課題を解決する引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板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】
【００２３】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意研究した。引張強度９８０ＭＰａ以上を確保するため、鋼板のＣ量は、必然的に０．１質量％以上となる。その結果、鋼板の溶接性は悪化するので、スポット溶接継手の破断形態を改善する手法を見いだす必要がある。
【００２４】
そこで、本発明者らは、スポット溶接継手の強度を担うナゲットの脆さを評価する脆さ指標を導入し、この指標で、Ｃ量が０．１質量％以上の高強度鋼板の成分組成を規制すれば、スポット溶接継手の破断形態を改善できることを見いだした。
【００２５】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２６】
（１）質量％で、
Ｃ ：０．１０〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ａｌ：１．５０％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、及び、
Ｎ ：０．０１０％以下を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【００２７】
（２）前記式（１）において、
０．１≦Ｃeqh≦０．３
であることを特徴とする前記（１）に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００２８】
（３）前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、及び、
Ｖ ：０．００５〜０．１０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００２９】
（４）前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
Ｃｒ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、及び、
Ｍｏ：０．０１〜０．８％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【００３０】
（５）前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭの１種又は２種以上を、合計で０．０００１〜０．５％含有することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さくて、破断形態が良好な溶接継手を形成できる引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スポット溶接継手の十字引張強度（ｋＮ／spot）と脆さ指標Ｂrの相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、Ｍｎ：０．３０〜３．００％、Ａｌ：１．５０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、及び、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５％以下であることを特徴とする。
【００３４】
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【００３５】
前述したように、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板が、自動車用及び自動車部品用の素材として使用され始めたので、本発明は、引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板（以下「本発明鋼板」ということがある。）を対象とする。引張強度の上限は、特に限定しないが、現在のところ、１８５０ＭＰａ程度が限界である。
【００３６】
まず、本発明鋼板の成分組成を限定する理由について説明する。以下、成分組成に係る％は質量％を意味する。
【００３７】
Ｃ：０．１０〜０．３０％
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。０．１０％未満であると、９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られないので、下限を０．１０％とする。好ましい下限は０．１５％である。一方、０．３０％を超えると、強度が向上しすぎて加工性が低下するので、上限を０．３０％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、０．１５〜０．２５％が好ましい。
【００３８】
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％
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。Ｓｉを０．０１％未満に低減することは工業的に困難であるので、下限を０．０１％とする。一方、２．５０％を超えると、加工性が低下するので、上限を２．５０％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、０．１０〜２．００％が好ましい。
【００３９】
Ｍｎ：０．３０〜３．００％
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素である。０．３０％未満であると、９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られないので、下限を０．３０％とする。一方、３．００％を超えると、加工性が劣化するので、上限を３．００％とする。強度と加工性をバランスよく確保するには、１．２０〜２．７５％が好ましい。より好ましくは、１．５０超〜２．７５％である。
【００４０】
Ａｌ：１．５０％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。脱酸、及び、鋼組織の制御のため添加するが、Ａｌは極めて酸化し易く、１．５０％を超えると、介在物が増加して加工性が低下するので、上限を１．５０％とする。加工性を確保する点で、好ましい上限は１．２０％である。
【００４１】
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、不可避的不純物であり、溶融・凝固時、ナゲット内で偏析し、ナゲットを脆化する作用をなす元素である。０．０１５％を超えると、偏析でナゲットの脆化が著しく、ナゲット内で割れが生じ易くなり、所要の継手強度を得ることが難しいので、上限を０．０１５％とする。
【００４２】
Ｐは少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．００２％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．００２％が下限となる。
【００４３】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、Ｐと同様に、不可避的不純物であり、溶融・凝固時、ナゲット内で偏析し、ナゲットを脆化する作用をなす元素である。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元素である。
【００４４】
０．０１０％を超えると、偏析でナゲットの脆化が著しく、ナゲット内で割れが生じ易くなり、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、上限を０．０１０％とする。Ｓは、少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．０００１％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．０００１％が下限となる。
【００４５】
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは、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。また、Ｎは、ナゲットの硬さを高めるとともに、偏析して、溶接時のブローホールの発生の原因となる元素である。０．０１０％を超えると、鋼の成形性の劣化、ナゲットの硬さの上昇、及び、ブローホールの発生が顕著となるので、上限を０．０１０％とする。
【００４６】
Ｎは、少ないほど好ましく、含有量は０でもよいが、０．０００５％未満に低減すると、製造コストが上昇するので、工業的には０．０００５％が下限となる。
【００４７】
本発明は、上記主要元素の他、本発明の特性を損なわない範囲で、下記元素を、選択的に含有してもよい。
【００４８】
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％
Ｖ ：０．００５〜０．１０％
Ｔｉ、Ｎｂ、及び、Ｖは、析出強化、フェライト結晶粒の成長の抑制による細粒強化、及び、再結晶の抑制による転位強化で、鋼を強化する元素である。いずれの元素も、０．００５％未満では、添加効果が小さいので、下限を０．００５％とする。一方、０．１０％を超えると、鋼の成形性が劣化するので、いずれの元素の上限も０．１０％とする。鋼強化の点で、０．０１０〜０．０７％が好ましい。
【００４９】
Ｂ：０．０００１〜０．０１％
Ｂは、鋼組織の制御により鋼を強化する元素である。０．０００１％未満であると、強度向上効果が得られないので、下限を０．０００１％とする。一方、０．０１％を超えると、上記効果が飽和するので、上限を０．０１％とする。添加効果を確実に得る点で、０．００１０〜０．００５％が好ましい。
【００５０】
Ｃｒ：０．０１〜２．０％
Ｎｉ：０．０１〜２．０％
Ｃｕ：０．０１〜２．０％
Ｍｏ：０．０１〜０．８％
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｍｏは、鋼の強度の向上に寄与する元素であり、Ｍｎの一部に代えて用いることができる。いずれの元素も、０．０１％未満であると、強度向上に十分に寄与しないので、下限を０．０１％とする。
【００５１】
一方、Ｃｒ、Ｎｉ、及び、Ｃｕが２．０％を超え、Ｍｏが０．８％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ので、Ｃｒ、Ｎｉ、及び、Ｃｕの上限は２．０％とし、Ｍｏの上限は０．８％とする。
【００５２】
Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭ（rare earth metal）の１種又は２種以上：合計で０．０００１〜０．５％
Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭ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る。これらの元素の合計が０．０００１％未満であると、添加効果が小さいので、これらの元素の合計の下限を０．０００１％とする。一方、これらの元素の合計が０．５％を超えると、鋼の加工性が低下するので、これらの元素の合計の上限を０．５％とする。
【００５３】
上記添加効果を確実に得る点で、上記元素の合計は、０．００１０〜０．３％が好ましい。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。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。
【００５４】
次ぎに、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrについて説明する。
【００５５】
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
ここで、
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０ ・・・（１'）
であり、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）である。
【００５６】
上記式（１）において、“Ｃeqh”は、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価する指標であり、“［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］”は、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さを評価する指標である。
【００５７】
即ち、上記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrは、本発明者らが、スポット溶接継手の脆さは、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さと、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さの相乗で評価されるべきであるとの発想に基づいて、スポット溶接継手の脆さを総合的に評価する指標として考案した指標である。この指標が、本発明鋼板の基礎をなす知見である。以下、詳細に説明する。
【００５８】
鋼板が溶融凝固して生成したナゲットの硬さは、通常、鋼板の硬さを上回るが、鋼板の焼入れ性が良いと、硬さの上昇分は大きくなり、その分、ナゲットの靭性は低下して脆くなる。そこで、本発明者らは、鋼板の焼入れ性の指標となる炭素当量式Ｃeqhを援用し、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価する指標とした。
【００５９】
炭素当量式はＣeqhの他にもあるが、本発明鋼板では、Ｃ、Ｓｉ、及び、Ｃｒが焼入れ性を支配する元素となるので、簡明な上記式（１'）で定義するＣeqhを援用した。この“Ｃeqh”で、本発明鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さを評価することとした。
【００６０】
Ｃeqhの上限、下限は、本発明鋼板のＣ、Ｓｉ、及び、Ｃｒの上限、下限で定まるが、本発明者らの試験結果によれば、破断形態をより改善する点で、０．１≦Ｃeqh≦０．３
が好ましい。
【００６１】
Ｐ、Ｓ、及び、Ｎは、溶接時、ナゲット内で偏析してナゲットを脆くするが、各元素の偏析、拡散、及び、脆化への寄与度は、それぞれ相違する。そこで、本発明者らは、試験結果に基づいて、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの寄与度を設定し、これらの偏析元素に起因するナゲットの脆さを評価する指標として、“［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］”を採用した。
【００６２】
そして、前述したように、本発明者らは、スポット溶接継手の脆さは、鋼板の成分組成に起因するナゲットの脆さと、ナゲット内の偏析に起因するナゲットの脆さの相乗で評価されるべきであるとの発想に基づいて、スポット溶接継手の脆さを総合的に評価する指標として、前記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrを考案した。
【００６３】
本発明者らは、十字引張試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）に従い、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板をスポット溶接して十字引張強度を測定し、十字引張強度と脆さ指標Ｂrの相関を調査した。
【００６４】
表１に、調査対象の鋼板の成分組成、強度、脆さ指標、及び、調査結果の十字引張強度（ＣＴＳ）を示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
鋼板は、厚さ１．８ｍｍのめっき無し鋼板である。形成するナゲットの径は６ｍｍとした。電極先端径φ：８ｍｍ、加圧力：５ｋＮ、通電時間：１９サイクルで、直径６ｍｍのナゲットを形成するように、鋼板毎に通電量を変えて溶接した。
【００６７】
図１に、スポット溶接継手の十字引張強度（ｋＮ／spot）と脆さ指標Ｂrの相関を示す。図１から、脆さ指標Ｂrが０．００５５以下で、十字引張強度が１０ｋＮ以上となっていることが解る。この結果に基づいて、本発明では、前記式（１）で定義するＢrを０．００５５以下に規定した。この点が、本発明の特徴である。
【００６８】
本発明鋼板において、鋼種は特に限定されない。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）等の、いずれの鋼種でもよい。
【００６９】
本発明鋼板においては、いずれの鋼種でも、スポット溶接継手の十字引張強度が向上するとともに、継手間の強度のばらつきが抑制されて、破断形態が良好なものとなる。
【００７０】
本発明鋼板の厚さは、スポット溶接が可能な厚さであればよく、特に、特定の厚さに限定されない。本発明鋼板においては、厚さがスポット溶接可能な厚さであれば、脆さ指標を０．００５５以下に規定することによる効果が発現することを、本発明者らは、試験結果で確認した。
【００７１】
また、本発明者らの試験結果により、本発明鋼板においては、３枚以上重ねてスポット溶接した場合にも、脆さ指標を０．００５５以下に規定することによる効果が発現することを確認した。
【実施例】
【００７２】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００７３】
（実施例）
表１に示す成分組成、強度、及び、脆さ指標を有する厚さ１．８ｍｍの鋼板を重ねて、電極先端径φ：６ｍｍ、加圧力：５ｋＮ、電流：７．３ｋＡでスポット溶接し、鋼板間に、直径６ｍｍのナゲットを形成した。スポット溶接部の強度を、ＪＩＳ Ｚ ３１３７の十字引張試験で測定した。結果は表１に示したとおりである。
【００７４】
表１から、Ｂｒが０．００５５を超える鋼板ａ〜ｊの場合、十字引張強度（ＣＴＳ）は、最大でも１０．２ｋＮ／spotであるが、Ｂｒが０．００５５以下の鋼板ｋ〜ｑの場合、十字引張強度（ＣＴＳ）は１１．０ｋＮ／spopを超えることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
前述したように、本発明によれば、十字引張強度が高く、かつ、継手間の強度のばらつきが小さくて、破断形態が良好な溶接継手を形成できる引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板を提供することができる。よって、本発明は、スポット溶接で鋼製品を製造する産業において利用可能性が高いものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ ：０．１０〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ａｌ：１．５０％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、及び、
Ｎ ：０．０１０％以下を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【請求項２】
前記式（１）において、
０．１≦Ｃeqh≦０．３
であることを特徴とする請求項１に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項３】
前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、及び、
Ｖ ：０．００５〜０．１０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項４】
前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
Ｃｒ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、及び、
Ｍｏ：０．０１〜０．８％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項５】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭの１種又は２種以上を、合計で０．０００１〜０．５％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項１】
質量％で、
Ｃ ：０．１０〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５０％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ａｌ：１．５０％以下、
Ｐ ：０．０１５％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、及び、
Ｎ ：０．０１０％以下を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で定義する脆さ指標Ｂrが０．００５５以下であることを特徴とする引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
Ｂr＝Ｃeqh・（［Ｐ］＋２・［Ｓ］＋４・［Ｎ］） ・・・（１）
Ｃeqh＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／４０＋［Ｃｒ］／２０
［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、［Ｐ］、［Ｓ］、及び、［Ｎ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎの含有量（質量％）
【請求項２】
前記式（１）において、
０．１≦Ｃeqh≦０．３
であることを特徴とする請求項１に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項３】
前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、及び、
Ｖ ：０．００５〜０．１０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項４】
前記鋼板が、さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
Ｃｒ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、及び、
Ｍｏ：０．０１〜０．８％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【請求項５】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭの１種又は２種以上を、合計で０．０００１〜０．５％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の引張強度９８０ＭＰａ以上のスポット溶接用高強度鋼板。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１６７３３８（Ｐ２０１２−１６７３３８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３００９６（Ｐ２０１１−３００９６）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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