点焊接头以及点焊方法

专利名称：点焊接头以及点焊方法
技术领域：
本发明涉及在汽车领域等中使用的高强度钢板的点焊接头以及点焊方法。
背景技术：
近年来，在汽车领域中，车体和部件等使用高强度钢板的需求正在增加。这是因为为了实现低燃料消耗量和二氧化碳(CO2)排放量的削减而需要车体的轻量化，而且不得不提高碰撞安全性。另一方面，在车体的组装或部件的安装等工序中，主要采用点焊。然而，在对高强度钢板、特别是拉伸强度较高的高强度钢板进行点焊的情况下，将产生以下的问题。作为点焊的接头(以下称为点焊接头)的重要的特性，可以列举出拉伸强度和疲劳强度，而特别重要的是拉伸强度。点焊接头的拉伸强度有在剪切方向负载拉伸载荷而测定的拉伸剪切强度(TSS)和在剥离方向负载拉伸载荷而测定的十字拉伸强度(CTS)。拉伸剪切强度和十字拉伸强度的测定方法例如在JIS Z 3136、JIS Z 3137中进行了规定。一般地说，在焊点的硬度值较高，其韧性值也较高，而且焊点中的偏析受到抑制的情况下，拉伸试验时的断裂形态良好(在焊点的周围发生断裂)，可以得到充分高的拉伸强度，而且其偏差也较小。另一方面，在焊点的硬度值较高但韧性值较低的情况下，或者在焊点中的偏析明显的情况下，拉伸试验时发生剥离断裂(焊点内的断裂)或者部分顶头开裂(焊点内的局部断裂)，不能得到良好的断裂形态。在这样的情况下，拉伸强度显著降低，其偏差也增大。这样的拉伸强度的降低和偏差特别是在十字拉伸强度中明显地表现出来。另夕卜，在高强度钢板的点焊中，有时也在焊点内产生裂纹和缺陷，而在那样的情况下，接头强度的降低和偏差变得明显。因此，在高强度钢板的点焊中，一般要求断裂形态的改善、与之相伴随的十字拉伸强度的提高以及其偏差的降低。此外，焊点内的缺陷和裂纹一般认为因通电结束后的焊点的急剧收缩而产生。也就是说，点焊在2个焊接电极的通电中使高强度钢板的一部分熔融，在通电结束后，主要通过经由焊接电极的取热而凝固。由于焊接电极被水冷，因而在熔融部分凝固时，在高强度钢板的板厚方向往往产生急剧的收缩。因此，如图IA所示，在形成于高强度钢板IOlA和IOlB之间的焊点103的中心往往产生收缩缺陷105。另外，焊点103有时在横向也收缩，温度不会上升的高强度钢板IOlA和IOlB不能追随该收缩，而是如图IB所示，焊点103从高强度钢板IOlA和IOlB受到拉伸应力，从而在焊点103有时产生纵向裂纹106。如上所述，在焊点的韧性较低的情况下，或者在焊点中的偏析明显的情况下，不能得到良好的断裂形态，因而发生点焊接头的拉伸强度(接头强度)的降低以及焊接强度的偏差。另一方面，焊点韧性的不足以及明显的偏析在对碳当量较高的高强度钢板进行点焊时容易发生。以解决这样的问题为目的的方法记载在非专利文献I以及专利文献I中。在这些方法中，在点焊的通电结束并经过一定时间后，进行回火通电，对点焊部(焊点部以及热影响区)进行退火而使焊接区的硬度降低。然而，在这些方法中，焊接都需要较长时间，因而存在的问题是生产率下降。另外，由于因回火引起的焊接区的软化，因而也存在容易发生焊点内的剥离断裂这一问题。解决接头强度降低这一问题的方法记载在专利文献2以及3中。该方法在点焊后以高频加热焊接区而进行回火处理。然而，这些方法在焊接后，将产生因需要其它工序而变得烦杂，且为利用高频而需要特殊的装置等问题。再者，由于因回火引起的焊接区的软化，因而也存在容易发生焊点内的剥离断裂这一问题。在非专利文献2以及专利文献4中，记载着借助于汽车生产工序内的涂装烘烤处理中的加热和温度保持，使L字焊接接头的拉伸强度(剥离强度)得以提高。然而，在非专利文献2以及专利文献4中，并没有明确钢种 或钢板成分(特别是碳当量)和十字拉伸强度之间的关系。另外，也没有示出使用各钢种时焊接区详细的断裂形态、以及断裂形态与十字拉伸强度之间的关系。除这些技术以外，例如正如非专利文献3所示的那样，也可以考虑使用碳当量低的钢板来进行点焊。但是，在该方法中，由于受到成分的制约，将产生钢板自身的制造变得困难，或者不能获得必要的机械特性等问题。另外，例如在使用专利文献5所记载的1470MPa级热冲压钢板的情况下，需要进行淬火处理，因而难以降低碳当量。另外，在对高强度钢板进行点焊时，点焊的打点数增加的技术也是为人所知的。然而，在该方法中，存在的问题是焊接作业效率降低，从而生产率下降。另外，存在的问题还有焊接施工成本的增加和设计自由度受到限制等。在专利文献6中，记载着使用规定的高强度钢板进行点焊，在焊接通电后，在规定的条件下进行回火通电，从而使焊接区的硬度降低的方法。作为规定的高强度钢板，可以使用碳当量被规定在规定范围、在拉伸试验中求出的实际应变在3 7 %的范围的应力-应变曲线的斜率被规定在5000MPa以上的钢板。然而，该方法也存在因焊接区的软化而容易发生焊点内的剥离断裂这一问题。在专利文献7中，记载着通过正式通电形成焊点，之后以正式通电的电流值以上的电流值进行后加热通电的方法。另外，在专利文献8中，记载着通过正式通电形成焊点，之后使加压力增加而进行后加热通电的方法。但是，这些方法存在的问题也是不能稳定地获得较高的接头强度。此外，作为防止焊点内的缺陷和裂纹的发生的方法，为人所知的方法有在焊接后，使焊接电极对高强度钢板的加压力增加。但是，在该方法中，由于需要非常高的加压力，所以存在的问题是需要刚性高的焊枪，从而并不适合实际应用。另外，为人所知的方法还有在焊接之后不久接着进行后加热通电，从而使焊接后的冷却速度得以降低。在该方法中，由于伴随着冷却速度的降低，焊接区的收缩速度下降，因而难以发生缺陷和裂纹。然而，该方法在汽车的增强部件等中使用的、拉伸强度在750MPa以上且碳量或碳当量高的高强度钢板的点焊中，未必是有效的。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-103048号公报专利文献2 :日本特开2009-125801号公报专利文献3 :日本特开2009-127119号公报专利文献4 :日本特开2009-291797号公报
专利文献5 日本特开2002-102980号公报专利文献6 :日本特开2009-138223号公报专利文献7 :日本特开2010-115706号公报专利文献8 :日本特开2010-149187号公报非专利文献非专利文献I 高張力鋼(二 ^ ^点溶接継手疲労推度^改善-鉄i鋼(高强度钢中的点焊接头疲劳强度的改善-铁和钢_)，日本钢铁协会，1982年，第68卷，第9号P318 325非专利文献2 自動車鋼板A ^ ”卜溶接継手推度匕及ff +塗装焼付It O熱履歴O影響-溶接学会全国大会講演概要(涂装烘烤的热过程对汽车钢板的点焊接头强度的影响-焊接学会全国大会演讲概要_)，社团法人焊接学会，第83卷，2008年，第9号，P4-5非专利文献3 川崎製鐵技報”(川崎炼铁技报)，川崎炼铁株式会社，2000年，No. 32，P6
发明内容
发明所要解决的课题在以前的技术中，当对高强度钢板、特别是对拉伸强度在750MPa以上的碳等的含量高的高强度钢板进行点焊时，焊点的硬度增加而韧性降低，从而有时在破坏起点附近观察到脆性断口。因此，如上所述，接头强度显著降低，或者产生接头强度的偏差。而且损害对于点焊接头的可靠性、以及包含该点焊接头的构件的可靠性。另外，当对高强度钢板、特别是对拉伸强度在750MPa以上的碳等的含量高的高强度钢板进行点焊时，往往在焊点内产生缺陷和裂纹。因此，如上所述，接头强度显著降低，或者产生接头强度的偏差。而且损害对于点焊接头的可靠性。再者，往往在焊点内形成比较大的夹杂物。如果这样的夹杂物存在于焊点内，则焊点硬而其韧性低，在此情况下，该夹杂物往往成为开裂的起点而产生剥离断裂或部分顶头开裂。其结果是，接头强度显著降低，或者产生接头强度的偏差，从而损害对于点焊接头的可靠性。这样一来，在以前的技术中，在高强度钢板、特别是拉伸强度在750MPa以上的高强度钢板的点焊中，难以充分提高接头的拉伸强度，而且难以充分降低其偏差。因此，点焊接头不能获得高的可靠性。本发明的目的在于提供点焊接头以及点焊方法，其即使在被焊接材料即高强度钢板的拉伸强度在750MPa以上的情况下，也可以防止点焊时的缺陷和裂纹的发生，并且提高接头强度，降低接头强度的偏差，进而可以确保良好的作业性，同时可以获得可靠性高的焊接区。
用于解决课题的手段本发明人为解决上述的问题而进行了潜心的研究，结果发现在规定的拉伸强度和规定组成的高强度钢板的点焊接头中，通过将焊点的显微组织规定为适当的组织，便可以提高点焊接头的拉伸强度，并降低拉伸强度的偏差。另外，本发明人还发现通过将通电模式等规定为适当的模式，可以避免成本等的大幅度增加，同时可以获得上述的点焊接头。也就是说，本发明的要旨如下所述。[I] 一种高强度钢板的点焊接头，其特征在于，具有互相点焊的2张以上的薄钢板，以及在所述薄钢板的接合面形成的焊点；其中，所述2张以上的薄钢板之中的至少I张是拉伸强度为750MPa 1850MPa的高强度钢板，下述(I)式表示的碳当量Ceq为0. 22质量％ 0. 55质量％ ；在所述焊点内的除该焊点的外形的90%的相似形区域以外的焊点外层区域中，显微组织由臂间距的平均值为12 y m以下的枝晶组织构成，所述显微组织中含有的碳化物的平均粒径为5nm lOOnm，个数密度在2 X IO6个/mm2以上。Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](I)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％ ))。[2]根据上述[I]所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板含有C :0. 10 质量％ 0. 40 质量％、Si :0. 01质量％ 2. 50质量％、以及Mn :1. 5 质量％ 3. 0 质量P的含量在0.03质量％以下，S的含量在0. 01质量％以下，N的含量在0.0100质量％以下，0的含量在0.007质量％以下，Al的含量在L 00质量％以下，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。[3]根据上述[2]所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种Ti :0. 005 质量％ 0. 10 质量％，Nb :0. 005 质量％ 0. 10 质量以及V :0. 005 质量％ 0. 10 质量％。[4]根据上述[2]或[3]所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种B :0. 0001 质量％ 0. 01 质量％，Cr :0. 01 质量％ 2. 0 质量Ni :0. 01 质量％ 2. 0 质量％，Cu :0. 01质量％ 2. 0质量％，以及Mo :0. 01 质量％ 0. 8 质量％。
[5]根据上述[2] [4]中任一项所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步在0.0001质量％ 0.5质量％的范围合计含有选自Ca、Ce、Mg以及REM之中的至少I种。
此外，所谓焊点，是指与点焊相伴而熔融和凝固的薄钢板的部分。[6] 一种高强度钢板的点焊方法，其是在2张以上的薄钢板的接合面形成焊点的点焊方法，其特征在于所述2张以上的薄钢板之中的至少I张是拉伸强度为750MPa 1850MPa的高强度钢板，下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％ ；所述点焊方法包括焊接电极对所述2张以上的薄钢板的加压力EF(N)在满足下述(2)式的条件下进行焊接通电的工序，
接着，保持所述加压力EF不变，以满足使用所述焊接通电中的焊接电流WC(kA)而规定的下述(4)式的后加热通电电流PC(kA)、以及满足下述(5)式的后加热通电时间Pt (ms)在所述焊接电极上进行后加热通电的工序，以及接着，将所述加压力EF下的加压释放的工序；而且，在进行所述焊接通电的工序和进行所述后加热通电的工序之间，保持所述加压力EF不变，对所述薄钢板冷却满足下述(3)式的焊接后冷却时间Ct(ms)，在进行所述后加热通电的工序和将所述加压力EF下的加压释放的工序之间保持所述加压力EF的保持时间Ht (ms)满足下述(6)式。Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](I)1960Xh ^ EF ^ 3430Xh (2)16 彡 Ct 彡 300(3)O. 40XffC ^ PC ^ O. 95XWC (4)30 ^ Pt ^ 200(5)O 彡 Ht 彡 240(6)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％ )，h表示所述薄钢板的板厚(mm))。[7] 一种高强度钢板的点焊方法，其是在2张以上的薄钢板的接合面形成焊点的点焊方法，其特征在于所述2张以上的薄钢板之中的至少I张的拉伸强度为750MPa 1850MPa，下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％ ；所述点焊方法包括焊接电极对所述2张以上的薄钢板的加压力EF(N)在满足下述(7)式的条件下进行焊接通电的工序，接着，保持所述加压力EF不变，以满足使用所述焊接通电中的焊接电流WC(kA)而规定的下述(4)式的后加热通电电流PC(kA)、以及满足下述(5)式的后加热通电时间Pt (ms)在所述焊接电极上进行后加热通电的工序，以及接着，将所述加压力EF下的加压释放的工序；而且，在进行所述焊接通电的工序和进行所述后加热通电的工序之间，保持所述加压力EF不变，对所述薄钢板冷却满足下述(3)式的焊接后冷却时间Ct(ms)，在进行所述后加热通电的工序和将所述加压力EF下的加压释放的工序之间保持所述加压力EF的保持时间Ht (ms)满足下述(6)式。Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](I)16 ^ Ct ^ 300(3)
O. 40XffC≤ PC ≤0. 95XWC (4)30 ≤ Pt≤ 200(5)0 ≤ Ht ≤ 240(6)1470 X h ≤ EF < 1960 X h (7)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％ )，h表示所述薄钢板的板厚(mm))。[8]根据上述[6]或[7]所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于在将所述加压释放的工序之后，具有将所述薄钢板在满足下述(8)式的焊接后热处理温度AT (V )下保持满足下述(9)式的焊接后热处理时间At (s)的工序。120 ≤ AT ≤ 220 (8)100 ≤ At ≤ 6000 (9)[9]根据上述[8]所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于在将所述加压释放的工序和将所述薄钢板保持于所述焊接后热处理温度下的工序之间，具有放冷所述薄钢板，从而使所述薄钢板的与所述焊接电极接触的部分的表面温度下降到满足下述(10)式的温度CTCC )的工序。CT ≤ 150 (10)[10]根据上述[6] [9]中任一项所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于所述高强度钢板含有C :0. 10 质量％ O. 40 质量％、Si :0. 01质量％ 2. 50质量％、以及Mn :1. 5 质量 ％ 3. O 质量 ％，P的含量在O. 03质量％以下，S的含量在O. 01质量％以下，N的含量在O. 0100质量％以下，O的含量在O. 007质量％以下，Al的含量在I. 00质量％以下，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。[11]根据上述[10]所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种Ti :0· 005 质量％ O. 10 质量％，Nb :0· 005质量％ O. 10质量％ ,以及V :0· 005 质量％ O. 10 质量％。[12]根据上述[10]或[11]所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种B :0· 0001 质量％ O. 01 质量％，Cr :0. 01 质量％ 2. O 质量Ni :0. 01 质量％ 2. O 质量％，
Cu :0. 01质量％ 2· O质量％，以及Mo :0. 01 质量％ O. 8 质量％。[13]根据上述[10] [12]中任一项所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于所述高强度钢板进一步在O. 0001质量％ 0.5质量％的范围合计含有选自Ca、Ce、Mg以及REM之中的至少I种。此外，在使用上述的高强度钢板生产汽 车的情况下，也可以在加压被释放后，通过汽车生产过程中的涂装烘烤来进行将高强度钢板保持在焊接后热处理温度下的工序。在此情况下，即使不新增加对高强度钢板进行热处理的工序，也可以使高强度钢板的特性更加提高。也就是说，不会降低生产率而可以得到强度高的车体。发明的效果根据本发明，由于对焊点的形态以及各处理的条件进行了控制，因而可以确保良好的作业性，而且可以防止在焊点处的收缩缺陷和裂纹的发生，断裂形态良好，而且接头强度的偏差也少，从而可以得到具有充分高的接头强度、可靠性高的点焊接头。


图IA是表示收缩缺陷的示意图。图IB是表示纵向裂纹的示意图。图2A是表示第I实施方式的点焊接头的示意图。图2B是表示焊点外层区域的示意图。图3A是表示第2实施方式的点焊方法的示意图。图3B是接着图3A，按工序顺序表示点焊方法的示意图。图3C是接着图3B，按工序顺序表示点焊方法的示意图。图4是表示在焊接电极之间流过的电流的通电模式的一个例子的图。图5是表示包含3张薄钢板的点焊接头的示意图。图6A是表示焊点的例子的示意图。图6B是表示焊点的其它例子的示意图。图6C是表不焊点的另一其它例子的不意图。图7是表示十字拉伸试验方法的示意图。图8是表不断裂后的焊点的例子的不意图。图9A是表示剥离断裂的示意图。图9B是表示顶头开裂的示意图。图9C是表示部分顶头开裂的示意图。
具体实施例方式以下参照附图，就本发明的实施方式进行说明。[第I实施方式]首先，就本发明的第I实施方式进行说明。图2A是表示第I实施方式的点焊接头的示意图。
如图2A所示，在第I实施方式的点焊接头10中，采用点焊将2张薄钢板IA和IB经由焊点3而接合在一起。另外，在焊点3的周围存在热影响区4。薄钢板IA和IB中的任一者或两者的拉伸强度为750MPa 1850MPa，而且碳当量Ceq为O. 22质量％以上 O. 55质量％。在此，碳当量Ceq用(I)式表示。Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](I)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％))。另外，如图2B所示，至少在焊点3内的除该焊点3的外形3a的90%的相似形区域3b以外的区域即焊点外层区域3c中，显微组织由臂间距的平均值为12μπι以下的枝晶组织构成，显微组织中含有的碳化物的平均粒径为5nm lOOnm，个数密度为2 X IO6个/mm2以上。
“焊点3的显微组织”在此，就限定焊点3的显微组织的理由进行说明。(碳化物的平均粒径)如上所述，至少在焊点外层区域3c中，焊点3的显微组织中含有的碳化物的平均粒径为5nm lOOnm。在焊点3的显微组织中，较多地含有强度高而韧性低的马氏体，但如果在焊点3的显微组织中析出碳化物，则伴随着焊点3的软化而使韧性提高。如果低于5nm，则焊点3的韧性提高的效果较少，另一方面，如果碳化物的平均粒径超过lOOnm，则粗大的碳化物成为起点而在焊点3内产生裂纹，因而接头强度难以提高，接头强度容易产生偏差。因此，碳化物的平均粒径设定为5 lOOnm。在汽车构件的批量生产时，在有焊接条件的变动、例如电极顶端部的磨耗和焊接时板间的间隙的变动时，从稳定地确保接头强度的角度考虑，碳化物的平均粒径的上限更优选为60nm以下。(碳化物的种类)焊点3中含有的碳化物的种类并没有特别的限定，但优选的是铁基碳化物。这是因为可以使其在低温下析出。通过高频加热或者通常的回火，除铁基碳化物以外，还使Mo、Cr、Nb、Ti、V等碳化物析出，从而也可以兼顾焊点的强度和韧性。但是，为了使这些合金碳化物(Mo、Cr、Nb、Ti、V等的碳化物)在钢中析出，需要在高温下、例如500°C以上的热处理。这是因为需要使这些置换型元素扩散和浓缩。另一方面，为了使铁基碳化物析出，可以进行在低温下、例如低于500°C的回火。这是因为铁是钢的主要构成元素，因而C只在钢中扩散和浓缩而析出铁基碳化物，而且C是间隙型元素，因而容易扩散。(碳化物的个数密度)如上所述，在从焊点3的与高强度钢板的边界面向中心5%的厚度(相当于焊点外层区域的厚度)的区域，焊点3的显微组织中含有的碳化物的个数密度为2 X IO6个/mm2以上。如上所述，如果在焊点3的显微组织中析出碳化物，则伴随着焊点3的软化而使韧性提高。但是，如果碳化物的个数密度低于2X106个/mm2，则难以充分提高韧性。因此，碳化物的个数密度设定为2X IO6个/mm2以上。另外，碳化物的个数密度优选为3X IO6个/mm2以上，更优选为4X106个/mm2以上。碳化物的个数密度的上限并没有特别的限定，例如为IX ο9 个/W。(焊点3的钢组织)如果焊点3的显微组织中含有的残余奥氏体以及新鲜马氏体(或初生马氏体)的总体积率超过15%，则韧性降低，在焊点3内容易发生裂纹，难以得到充分高的接头强度和韧性。因此，焊点3的显微组织中含有的残余奥氏体以及新鲜马氏体的总体积率优选为15%以下。另外，该总体积率从抑制断裂形态的劣化、从而更稳定地确保接头强度的角度考虑，更优选为10%以下，再者，在汽车构件的批量生产时，在有焊接条件的变动、例如电极顶端部的磨耗和焊接时板间的间隙的变动时，从稳定地确保接头强度的角度考虑，进一步优选为5%以下。焊点3的显微组织中含有的其它组织并没有特别的限定，例如优选包含析出了碳化物的回火马氏体，也可以包含贝氏体。此外，所谓新鲜马氏体，是指内部不含有碳化物、或者内部的碳化物的个数密度在I X IO4个/mm2以下的马氏体。一般地说，新鲜马氏体存在于焊接后立即进行冷却而形成的焊点中，通过之后的热处理而变化为包含碳化物的马氏体。特别地，在拉伸强度为750MPa以上的高强度钢板中较多地含有Si和Mn，因而在其焊接后不进行热处理而直接进行冷却时，冷却中生成的马氏体中难以析出碳化物。另外，在拉伸强度为750MPa以上的高强度钢板中也较多地含有C，因而焊点的马氏体相变温度较低，冷却中难以进行回火。因此，以前的方法在进行点焊时，残余奥氏体和新鲜马氏体的总体积率容易超过15%。另一方面，如果 采用后述的方法进行点焊，则可以容易使残余奥氏体和新鲜马氏体的总体积率为15%以下。此外，碳化物的平均粒径和个数密度、以及钢组织在本发明中，采用以下的方法进行特定。首先，从点焊接头中切出包含焊点的试验片，将其埋入树脂等中并进行研磨，然后采用硝酸乙醇腐蚀液腐蚀研磨面。其次,使用1000倍 100000倍的扫描型电子显微镜(SEM)或者透射型电子显微镜(TEM)进行观察。此外，由于焊点中存在的碳化物极其微细，特别优选使用FE-SEM(场致发射型扫描电子显微镜)、TEM进行观察。另外，也可以并用光学显微镜进行观察。残余奥氏体和新鲜马氏体的总体积率使用FE-SEM，以10000倍的倍率进行10个视场的观察，并求出其平均值。另外，碳化物的平均粒径以及个数密度使用TEM，以100000倍的倍率进行20个视场的观察，并求出其平均值。此外，大多数碳化物的形状为板状或针状，而这样的碳化物的粒径换算为当量圆直径而求出。(结晶的形态)如上所述，焊点3的显微组织由臂间距的平均值为12μπι以下的枝晶组织构成。一般地说，枝晶的臂间距越大，P或S向臂间的偏析带的宽度越是增大。而且如果臂间距的平均值超过12 μ m,则伴随着P或S的偏析而使韧性大幅度降低，从而在焊点内容易产生裂纹。另一方面，如果臂间距的平均值在12 μ m以下，则焊点中含有的P或S的偏析降低，韧性得以提高，从而难以产生裂纹。另外，在热处理(回火)时，容易析出碳化物。因此，臂间距的平均值设定为12 μ m以下。另外，从抑制断裂形态的劣化、从而更稳定地确保接头强度的角度考虑，臂间距的平均值优选为10 μ m以下。进而在汽车构件的批量生产时，在有焊接条件的变动、例如电极顶端部的磨耗和焊接时板间的间隙的变动时，从稳定地确保接头强度的角度考虑，进一步优选为8μπι以下。P或S由于在铁基碳化物中不会固溶，因而偏析带的宽度越大，铁基碳化物的析出越延迟。因此，P或S的偏析带即使在进行后述的焊接后热处理的情况下，也可以抑制偏析部中的铁基碳化物的析出。其结果是，在偏析带难以得到如下的效果由后述的焊接后热处理引起的碳化物析出的促进、以及与之相伴的接头强度的提高和焊点内的裂纹的抑制。因此，从使偏析带变窄的角度考虑，臂间距的平均值也设定为12 μ m以下。枝晶组织的臂间距在本发明中采用以下的方法进行特定。首先，从点焊接头中切出包含焊点的试验片，将其埋入树脂等中并进行研磨。此时，将垂直于轧制方向的面设定为研磨面。接着，使用由“鉄i鋼，1975年，第61卷，第6号，pi 10”中记载的苦味酸饱和水溶液以及表面活性剂构成的溶液，使枝晶组织显现出来。而且使用光学显微镜，以1000倍的倍率对显现出来的枝晶组织进行10个视场的观察，并求出其平均值。但是，在焊点内的外壳附近和中心部中，由于冷却速度不同，而且在中心部、从各种方向生长起来的枝晶的臂发生碰撞，因而有时也难以准确地测定臂间距。(对结晶的形态、以及碳化物的平均粒径和个数密度进行规定的范围)对结晶的形态、以及碳化物的平均粒径和个数密度进行规定的范围是焊点3内的除该焊点3的外形3a的90%的相似形区域3b以外的焊点外层区域3c。使焊点3的显微组织均匀虽然不是容易的，但外周部与焊点3的中央部相比，更容易有助于接头强度。本发明人通过实验确认只要至少焊点外层区域3c的结晶的形态、以及平均粒径和个数密度在上述的数值范围内，就可以得到本发明的效果。“高强度钢板的特性”下面，就限定高强度钢板的特性的理由进行说明。(拉伸强度)如上所述，高强度钢板的拉伸强度为750MPa 1850MPa。一般地说，高强度钢板的拉伸强度越是增加，作用于点焊接头的载荷越是增大，而且焊接区中的应力集中也越是提高，从而需要高的接头强度。但是，点焊接头的十字拉伸强度虽然直至590 780MPa级钢板与强度成正比地增加，但对于具有在其以上的强度的钢板反而减少。在高强度钢板的拉伸强度较低而低于750MPa的情况下，本来十字拉伸强度的值较高、而且对点焊接头的负荷较小，因而难以产生涉及点焊接头的断裂形态的劣化和接头强度的问题。因此，高强度钢板的拉伸强度设定为750MPa以上。另一方面，如果高强度钢板的拉伸强度超过1850MPa，则点焊接头的断裂形态的劣化、以及与之相伴随的接头强度的降低和偏差的抑制变得困难，而且焊点内的缺陷和裂纹的抑制也变得困难。因此，高强度钢板的拉伸强度设定为1850MPa以下。(碳当量Ceq)如上所述，高强度钢板的用下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55
质量％。Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](I)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％))。如果碳当量Ceq超过O. 55质量％，则与之相伴随，焊点3及其周围的热影响区4的硬度增加，而且也与偏析量的增加相联系。另外，由于这些原因，焊点3的变形能和韧性 降低，从而在焊点3内产生裂纹，或者使断裂形态劣化。另外，与断裂形态的劣化相伴随，产生接头强度的降低和偏差。另一方面，如果碳当量Ceq低于O. 22质量％，则难以产生涉及点焊接头的断裂形态和接头强度的问题。(化学成分的组成)构成高强度钢板的化学成分的组成只要上述的碳当量Ceq在规定的范围内，就没有特别的限定，但优选为以下的范围。{C :0. 10 质量％ O. 40 质量％ }C是强化元素，使钢的拉伸强度得以提高。另外，钢的C含量越高，焊点的C含量也越高，回火时碳化物析出的驱动力越增加，从而促进碳化物的析出。但是，如果C含量低于O. 10质量％，则难以得到750MPa以上的拉伸强度，而且难以充分析出碳化物。另外，如果C含量超过O. 40质量％，则高强度钢板的加工性容易降低。因此，C含量优选为O. 10质
量％ O. 40质量％。
{Si :0. 01 质量％ 2. 50 质量％ }Si是强化元素，通过固溶强化以及组织强化而使钢的强度得以提高。但是，如果Si含量超过2. 50质量％，则钢的加工性容易降低。另外，在工业生产中难以使Si含量低于
O.01质量％。因此，Si含量优选为O. 01质量％ 2. 50质量％。{Mn :1· 5 质量 ％ 3. O 质量 ％ }Mn使钢的强度得以提高。但是，如果Mn含量超过3.0质量％，则成形性容易劣化。另一方面，如果Mn含量低于I. 5质量％，则难以得到750MPa以上的拉伸强度。因此，Mn含量优选为I. 5质量％ 3. O质量％。{P :0· 03 质量％ 以下}P引起焊点的脆化。另外，如果P含量超过O. 03质量％，则容易产生焊点内的裂纹，难以获得充分的接头强度。因此，P含量优选为O. 03质量％以下。此外，为了使P含量低于O. 001质量％，将导致成本的上升，因而是不优选的。{S :0. 01 质量％ 以下}S引起焊点的脆化。另外，S与Mn结合而形成粗大的MnS，使加工性降低。另外，如果S含量超过O. 01质量％，则容易产生焊点内的裂纹，难以获得充分的接头强度。另外，加工性的降低容易变得明显。因此，S含量优选为O. 01质量％以下。此外，为了使S含量低于O. 0001质量％,将导致成本的上升，因而是不优选的。{N :0· 0100 质量％ 以下}N形成粗大的氮化物，使成形性劣化。另外，N可能导致焊接时的气孔的发生。另夕卜，如果N含量超过O. 0100质量％，则这样的倾向变得明显。因此，N含量优选为O. 0100质量％以下。此外，为了使N含量低于O. 0005质量％，将导致成本的上升，因而是不优选的。{O :0· 007 质量％ 以下}O形成氧化物，使成形性劣化。另外，如果O含量超过O. 007质量％，则该倾向变得明显。因此,O含量优选为O. 007质量％以下。此外，为了使O含量低于O. 0005质量％，将导致成本的上升，因而是不优选的。{Al : I. 00 质量％ 以下}Al是铁素体稳定化元素，抑制渗碳体的析出。因此，为了控制钢组织而含有Al。另夕卜，Al也作为脱氧材料而发挥作用。另一方面，Al极容易氧化，如果Al含量超过I. 00质量％，则夹杂物增加，从而成形性容易降低。因此，Al含量优选为I. 00%以下。高强度钢板除上述的主要成分以外，也可以根据需要，选择性地含有以下所示的元素。{Ti :0· 005 质量％ O. 10 质量％ }
{Nb :0. 005 质量％ O. 10 质量％ }{V :0. 005 质量％ O. 10 质量％ }
Ti、Nb以及V是钢的强化元素。这些元素由于析出强化、因铁素体晶粒生长的抑制而产生的细粒强化、以及因再结晶的抑制而产生的位错强化，有助于钢的强度的上升。然而，如果它们的含量低于O. 005质量％，则上述的效果较小。另一方面，如果它们的含量超过O. 10质量％ ,贝U成形性容易劣化。因此，这些元素的含量优选为O. 005质量％ O. 10质量％。{B :0· 0001 质量％ O. 01 质量％ }B通过控制钢组织而使钢得以强化。然而，如果B含量低于O. 0001质量％，则难以使强度充分提高。另一方面，如果B含量超过0.01质量％，则上述的效果达到饱和。因此，B含量优选为O. 0001质量％ O. 01质量％。{Cr :0. 01 质量％ 2. O 质量％ }{Ni :0. 01 质量％ 2. O 质量％ }{Cu :0. 01 质量％ 2. O 质量％ }{Mo :0. 01 质量％ O. 8 质量％ }Cr、Ni、Cu以及Mo是有助于提高钢的强度的元素，例如可以代替Mn的一部分而使用。然而，如果它们的含量低于0.01质量％，则难以使强度充分提高。因此，这些元素的含量优选为O. 01质量以上。另一方面,在Cr、Ni、Cu的含量超过2. O质量％的情况下,在Mo含量超过O. 8质量％的情况下，酸洗时或热加工时往往产生障碍。因此，Cr、Ni、Cu的含量优选为2. O质量％以下，Mo含量优选为O. 8%质量以下。{选自 Ca、Ce、Mg 以及 REM(rare earth metal)之中的至少 I 种合计为 O. 0001
质量％ O. 5质量％ }Ca、Ce、Mg以及REM能够降低脱氧后的氧化物的尺寸、或存在于热轧钢板中的硫化物的尺寸，有助于成形性的提高。然而，如果它们的含量合计低于0.0001质量％，则上述的效果较小。另一方面，如果它们的含量合计超过O. 5质量％，则成形加工性容易降低。因此，这些元素的合计含量优选为O. 0001质量％ O. 5质量％的范围。此外,REM是属于镧系元素系列的元素，REM以及Ce可以在炼钢阶段作为混合稀土而添加到钢水中。另外，除La和Ce以外，镧系元素系列的元素也可以复合含有。(钢种)高强度钢板的钢种并没有特别的限定。高强度钢板的钢种例如可以是2相组织型(例如在铁素体中含有马氏体的组织、在铁素体中含有贝氏体的组织)、加工诱发相变型(在铁素体中含有残余奥氏体的组织)、淬火型(马氏体组织)、微细结晶型(铁素体主体组织)等中的任一类型的钢种。即便是由任何钢种构成的高强度钢板，都可以使断裂形态良好，可以抑制接头强度的降低以及偏差。(镀覆)也可以在高强度钢板的表面形成镀层。作为镀层的种类，例如可以列举出Zn系、Zn-Fe 系、Zn-Ni 系、Zn-Al 系、Zn-Mg 系、Pb-Sn 系、Sn-Zn 系、Al-Si 系等。作为具有 Zn 系镀层的高强度钢板，例如可以列举出合金化热浸镀锌钢板、热浸镀锌钢板以及电镀锌钢板等。如果在高强度钢板的表面形成镀层，则点焊接头10显示出优良的耐蚀性。当镀层为在高强度钢板的表面合金化的锌镀层时，可以得到特别优良的耐蚀性，而且涂料的附着力变得良好。
镀层的单位面积重量也没有特别的限定，但以单面的单位面积重量计优选设定为100g/m2以下。这是因为镀层的单位面积重量如果超过每一面100g/m2，则镀层往往成为焊接时的障碍。镀层既可以仅在单面形成，也可以在两面形成。此外，在镀层的表层也可以形成无机系或有机系的薄膜(例如润滑薄膜等)等。(高强度钢板的板厚)高强度钢板的板厚并没有特别的限定。例如，可以为汽车车体等中通常使用的高强度钢板板厚(O. 5mm 3. 2mm)的程度。但是，随着高强度钢板的板厚的增加，在焊点周围的应力集中增加，因而高强度钢板的板厚优选为2. Omm以下。另外，薄钢板IA和IB可以是钢种相互不同的高强度钢板，薄钢板1A、1B中的任一方也可以是软钢板。另外，板厚也可以相互不同。再者，3张以上的高强度钢板也可以通过点焊而接合，其中的一部分也可以是软钢板。一般地说，薄钢板的厚度为6_以下。根据这样的第I实施方式的点焊接头10，即便是750 1850MPa的高强度钢板，也可以提高接头强度，而且也可以充分减少接头强度的偏差。另外，焊点3的断裂形态也变得良好。因此，点焊接头可以获得高的可靠性。例如，即便是上述的高强度钢板，由JIS Z 3137规定的点焊接头的十字拉伸强度(η = 5)的平均值在270MPa级IF (interstitial free)钢的十字拉伸强度以上。另外，上述的十字拉伸强度(η = 5)的最小值在平均值的O. 85倍以上。也就是说，十字拉伸强度(η = 5)的偏差受到抑制。[第2实施方式]接着，就本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式为将上述的薄钢板IA和IB进行点焊的方法，图3Α 图3C是表示第2实施方式的点焊方法的示意图。在第2实施方式中，首先，如图3Α所示，使被焊接材料即2张薄钢板1Α、IB彼此之间重合在一起。然后，为了从两侧、即在图3Α所示的例子中从上下方向夹入薄钢板1Α、1Β的重合部分，一边推压例如由铜合金构成的焊接电极2Α、2Β，一边进行规定的通电。详细情况后述，但该通电包括焊接通电和后加热通电。然后，这样规定的通电的结果，在2张薄钢板1Α、1Β之间形成金属发生熔融的部分。该金属发生熔融的部分在通电结束后，因通过水冷的焊接电极2Α、2Β进行的取热以及向薄钢板1Α、1Β的热传导而快速冷却，从而发生凝固。其结果是，如图3Β所示，在2张薄钢板1Α、1Β之间例如形成断面形状呈大致椭圆形的焊点(焊点部)3。接着，将焊接电极2Α、2Β向薄钢板1Α、1Β的推压解除，则如图3C所示，使焊接电极2Α、2Β从薄钢板1Α、1Β离开。通过形成上述的焊点3，2张薄钢板1Α、1Β便焊接在一起。具体地说，焊接电极2Α和2Β对薄钢板IA和IB的加压力EF(N)在满足下述(2)式的条件下进行焊接通电。接着，保持加压力EF不变，以满足使用焊接通电中的焊接电流WC(kA)而规定的下述(4)式的后加热通电电流PC(kA)、以及满足下述(5)式的后加热通电时间Pt (ms)在焊接电极2A和2B上进行后加热通电。接着，将加压力EF下的加压释放。另夕卜，在进行焊接通电后到进行后加热通电之间，保持加压力EF不变，对薄钢板IA和IB冷却满足下述(3)式的焊接后冷却时间Ct(ms)。另外，在进行后加热通电后到将加压力EF下的加压释放之间，使保持加压力EF的保持时间Ht (ms)满足下述(6)式。
Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S] (I)1960Xh ≤ EF ≤ 3430Xh (2)16 ≤ Ct ≤ 300 (3)0. 40XffC ≤ PC ≤ 0. 95XWC (4)30 ≤ Pt ≤ 200 (5)0 ≤ Ht ≤ 240 (6)([C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的各含量(质量％ )，h表示薄钢板IA和IB的板厚(mm))如果进行这样的点焊，则可以取得如下的效果焊点3的断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低，而且焊点3内的缺陷和裂纹等的发生受到抑制。因此，可以提高可靠性。如上所述，作为被焊接材料的薄钢板IA和IB中任一者或两者的拉伸强度为750MPa 1850MPa，而且碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％。因此，在采用以前的方法进行点焊的情况下，在焊点以及热影响区形成硬而韧性低的马氏体，从而容易在焊点处产生应力集中。而且，它们将引起点焊接头的断裂形态的劣化、接头强度的降低和偏差等。与此相对照，在第2实施方式中，详细情况后述，但由于适当地规定了点焊的诸条件，因而可以取得如下的效果断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低，从而可以提高可靠性。“点焊的条件”在此，就限定点焊的诸条件的理由进行说明。图4是表示在焊接电极2A和2B之间流过的电流的通电模式的一个例子的图。图4所示的曲线的纵轴表示电流(I)，横轴表示时间⑴。在该通电模式的例子中，保持施加加压力的状态不变，在焊接电流WC下进行焊接通电，在该焊接通电结束后，使通电完全停止而进行焊接后冷却时间Ct的冷却。接着，在低于焊接电流WC的后加热通电电流PC下，进行后加热通电时间Pt的后加热通电。然后，在后加热通电的通电结束后，于经过了保持时间Ht的时间点使焊接电极2A和2B从薄钢板IA和IB离开，从而使加压力得以释放。此外，开始焊接通电时的电流(I)的上升图案既可以设定为图4所示的上坡(使电流慢慢上升)图案，也可以不设计这样的上坡图案而设定为瞬时上升至焊接电流WC的图案。(焊接电极2A、2B对薄钢板1A、1B的加压力EF)在第2实施方式中，将加压力EF(N)规定在下述(2)式表示的范围。1960Xh ^ EF ^ 3430Xh (2)其中，在上述⑵式中，h表示薄钢板IA和IB的板厚(mm)。焊接电极2A、2B的加压力EF对于焊点3内的缺陷和裂纹的发生产生较大的影响。如果加压力EF低于“1960Xh”(N)，则抑制焊点3内的缺陷和裂纹的发生变得困难，从而难以获得断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另一方面，如果加压力EF超过“3430Xh”(吣，则焊接电极2八、28所接触的部分的凹坑增大，从而不仅有损外观，而且带来接头强度的降低。另外，为了产生高于“3430Xh” (N)的加压力EF，作为焊枪(向焊接电极2A、2B施加加压力且支承焊接电极并通电的装置)，需要刚性高的机械手。因此，在第2实施方式中，加压力EF设定为“1960Xh” (N) “3430 Xh ”(N)。此外，如果焊接电极2A、2B的顶端直径过大，则在该顶端的面压降低，从而难以获得上述的效果。因此，作为焊接电极2A、2B，优选使用其顶端直径为6mm 8mm左右的焊接电极。另外，在薄钢板IA和IB的板厚相互不同的情况下，可以将其平均值用作(2)式中的“h”。另外，在进行3张以上的薄钢板的点焊的情况下，可以求出所有薄钢板的板厚之和，将其分成2份，并将这样得到的值用作(2)式中的“h”。此外，焊接电流WC以及通电时间并没有特别的限定，例如，在对薄钢板进行电阻点焊的方法中，可以设定为与以前一直采用的电流值和通电时间程度相同。 另外，作为在一连串的点焊中使用的设备，可以直接使用以前的通常的设备。另夕卜，关于焊接电极2A、2B等，也可以使用以前一直采用的构成。电源也没有特别的限定，可以使用交流、直流变换器、交流变换器等。(冷却时间Ct)在第2实施方式中，将刚点焊之后的冷却时间Ct(ms)规定在下述(3)式表示的范围。16 ^ Ct ^ 300(3)刚焊接之后的冷却时间Ct对焊点3的枝晶组织(枝晶间距离等)、和偏析状态产生较大的影响。如果冷却时间Ct低于16ms，则不能得到断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，如果冷却时间Ct超过300ms，则温度过于降低而上述的效果减小，并且生产率降低。因此，冷却时间Ct设定为16ms 300ms。为了尽量避免生产率的降低，冷却时间Ct优选设定为16ms 300ms的范围内。(后加热通电电流PC)在第2实施方式中，将焊接后的后加热通电电流PC (kA)规定在下述(4)式表示的范围。O. 40XffC ^ PC ^ O. 95XWC (4)其中，在上述⑷式中，WC为焊接电流(kA)。后加热通电电流PC对焊点以及热影响区的组织和偏析状态产生较大的影响。如果后加热通电电流PC低于“O. 40XWC” (kA)，则不能得到断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，在后加热通电电流PC超过“0.95XWC”(kA)的情况下，也不能得到上述的效果。因此，后加热通电电流PC设定为“O. 40XWC”(kA) “O. 95XWC”(kA)。另夕卜，后加热通电电流PC优选为“O. 70 XWC”(kA) “0.85XWC”(kA)。因为上述的效果可以明显地表现出来。(后加热通电时间Pt)在第2实施方式中，将焊接后的后加热通电时间Pt(ms)规定在下述(5)式表示的范围。30 彡 Pt 彡 200 (5)
后加热通电时间Pt与上述的后加热通电电流PC同样，对焊点以及热影响区的组织和偏析状态产生较大的影响。如果后加热通电时间Pt低于30ms，则不能得到断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，如果后加热通电时间Pt超过200ms，则上述的效果减小，并且生产率降低。因此，后加热通电时间Pt设定为30ms 200ms。另外，后加热通电时间Pt优选为40ms 200ms。因为上述的效果可以明显地表现出来。
通过将焊接电流WC刚通电结束后的冷却时间Ct、后加热通电电流PC以及后加热通电时间Pt设定为上述的条件，可以降低焊点中较大夹杂物的生成。由此，能够抑制以夹杂物为起点的脆性断口的发生，因而可以稳定地得到断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。(保持时间Ht)将在上述条件下进行后加热通电后、用焊接电极2A、2B对薄钢板1A、1B进行加压保持的保持时间Ht (ms)规定在下述(6)式表示的范围。O 彡 Ht 彡 240(6)此外，采用焊接电极2A、2B对薄钢板1A、1B进行加压保持上述范围的保持时间Ht时的加压力EF(N)例如在上述(2)式表示的范围。保持时间Ht对焊点以及热影响区的组织和焊点3内的缺陷和裂纹的发生产生较大的影响。如果保持时间Ht超过240ms，则断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果减小，而且生产率降低。这是因为直至与焊接电极2A、2B的离开相伴的空冷的开始所需要的时间延长。因此，保持时间Ht设定为240ms以下。另外，为了使空冷早期开始而稳定地获得上述的效果，保持时间Ht优选较短，特别优选为Oms 100ms。在图4所示的本发明的通电模式中，由于在后加热通电中也使焊点的温度降低，因而即使在缩短保持时间Ht的情况下，也难以发生收缩缺陷和裂纹。因此，如果能够使焊接电极2A和2B从薄钢板1A、1B马上离开，则也可以将保持时间Ht设定为0ms。此外，上面所叙述的保持时间虽然是实际的保持时间，但在现存的焊机中，由于焊枪的动作发生延迟，因而实际的保持时间通常比设定的保持时间长。因此，有必要将这一情况考虑进来。[第3实施方式]下面就第3实施方式进行说明。在第3实施方式中，焊接电极2A和2B对薄钢板IA和IB的加压力EF(N)在满足下述(7)式的条件下进行焊接通电，除此以外，进行与第2实施方式同样的处理。 1470Xh ^ EF < 1960Xh (7)如上所述，如果加压力EF低于“1960 X h” (N)，贝_制焊点3内的缺陷和裂纹的发生变得困难，如果板厚和钢板的强度增加，则往往发生缺陷和裂纹。另一方面，如果加压力EF低于“1960Xh”(N)，则可以得到剥离方向的接头强度显著增加这一效果。这基于如下的理由。也就是说，伴随着加压力EF的降低，从焊接电极2A、2B的取热降低，从而熔深(焊点的厚度)增加。因此，热影响区的软化区域增加，在实际使用时以及拉伸试验等时，高强度钢板发生变形，从而在这样的应力作用时的点焊接头的变形变得容易。其结果是，在焊点端部的应力集中得以缓和。但是，如果加压力EF低于“1470Xh”(N)，则焊点3内的缺陷和裂纹的发生变得显著，从而不能获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，如果加压力EF超过“1960Xh”(N)，则难以得到剥离方向的接头强度显著增加这一效果。因此，在第3实施方式中，加压力EF设定为“1470 X h” (N)以上但低于 “1960 X h”(N)。[第4实施方式]下面就第4实施方式进行说明。在第4实施方式中，在进行了第2或第3实施方式的处理之后，即通过焊接电极2A、2B进行的加压保持得以释放之后，进行焊接后热处理。该焊接后热处理的温度(焊接后热处理温度AT)满足下述(8)式，时间(焊接后热处理时 间At)满足下述(9)式。120 ^ AT ^ 220(8)100 ^ At ^ 6000(9)(焊接后热处理温度AT)在第4实施方式中，将焊接后热处理温度AT (°C)规定在下述(8)式表示的范围。120 ^ AT ^ 220 (8)加压保持释放后的焊点3的显微组织主要由不含碳化物的马氏体构成，因而焊点3内的硬度值较高，而韧性较低。于是，通过进行适当的焊接后热处理而使碳化物析出，可以改善焊点3内的韧性。而且焊接后热处理温度AT大大有助于焊点3以及热影响区因马氏体的分解所产生的韧性改善。如果焊接后热处理温度AT低于120°C，则马氏体的分解并不充分，从而难以获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，如果焊接后热处理温度AT超过220°C，则难以得到上述的效果，而且焊点3的硬度过量降低，从而在焊点3内容易引起剥离断裂。因此，焊接后热处理温度AT设定为120°C 220°C。另外，焊接后热处理温度AT优选为140°C 200°C。因为上述的效果可以明显地表现出来。一般地说，如果对高强度钢板的母材实施400°C以上的热处理，则往往产生影响母材组织、以及使母材特性降低等问题。在第4实施方式中，由于将焊接后热处理温度AT设定为120 220°C的范围而进行焊接后的热处理，因而不会对高强度钢板的母材组织产生因热处理带来的不良影响，而且可以得到不会使机械特性劣化的效果。(焊接后热处理时间At)在第4实施方式中，将焊接后热处理时间At (sec)规定在下述(9)式表示的范围。100 ^ At ^ 6000(9)如果焊接后热处理时间At低于100秒钟，则马氏体的分解并不充分，从而难以获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。另外，如果焊接后热处理时间At超过6000秒钟，则难以得到上述的效果，而且生产率得以降低。因此，焊接后热处理时间At设定为100秒钟 6000秒钟。通过将焊接后热处理时间At设定在上述的范围，几乎不会降低焊点3的硬度，而且可以确保韧性。另外，焊接后热处理时间At优选设定为3600秒钟(I小时)以下，更优选设定为600秒钟 2400秒钟。通过在上述条件下进行焊接后的热处理，可以改善焊点3和热影响区的韧性，从而断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果变得明显。另外，通过进行焊接后热处理温度AT和焊接后热处理时间At被设定为上述条件的热处理，可以抑制以夹杂物为起点而产生脆性断口。因此，可以稳定地获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。此外，焊接后热处理的方法并没有特别的限定，例如可以进行炉中加热、燃烧器加热、高频加热等。另外，也可以进行涂装烘烤(烘烤硬化)处理等。通常对碳当量Ceq、特别是碳量高的高强度钢板进行点焊时，在热处理前，焊点3和热影响区的维氏硬度Hv大多达到400以上。在第4实施方式中，更优选控制焊接后热处理的条件，以便使与焊接后热处理相伴的维氏硬度的降低量AHv被控制在50以下。此外，在碳当量Ceq高的高强度钢板中，焊点3和热影响区的维氏硬度Hv有时也达到500以上。在此情况下，优选控制焊接后热处理的条件，以便使维氏硬度的降低量Λ Hv为50 150左右。通过这样的条件的控制，可以使断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果变得显著。另外，在第4实施方式中，优选适当控制焊接后的热处理条件，从而通过热处理，使焊点3和热影响区的组织从含有新鲜马氏体的组织变化为不含新鲜马氏体的组织。也就是说，热处理前的组织含有新鲜马氏体，进而含有回火马氏体和/或下贝氏体。优选控制热处理条件，以便使这样的组织不含有新鲜马氏体而由回火马氏体和/或下贝氏体构成。通过将焊点3和热影响区的组织设定为这样的组织，可以更加明显地获得上述的效果。在此，当在焊点3和热影响区的组织中生成回火马氏体时，则具有枝晶组织的臂间距(枝晶间距离)缩短、而且析出少量碳化物的作用。在第4实施方式中，由于在上述的条件下进行焊接后热处理，因而即使在对碳含量高的高强度钢板进行点焊的情况下，也可以取得焊接时的强度偏差的产生受到抑制的效果。此外，即使高强度钢板的拉伸强度低于700MPa，也由于所形成的焊点3的显微组织主要为不含有碳化物的马氏体，因而通过焊接后热处理，可以使碳化物析出，从而焊点3的韧性得以提高。[第5实施方式]下面就第5实施方式进行说明。在第5实施方式中，在进行了第2或第3实施方式的处理之后，即通过焊接电极2A、2B进行的加压保持得以释放之后，在直至进行第4实施方式的焊接后热处理之间，进行适当的放冷。(焊接后的焊接区的表面温度CT)在第5实施方式中，在通过焊接电极2A、2B进行的加压保持得以释放之后，将薄钢板1A、1B进行放冷，从而使焊接区的表面温度降低至满足下述(10)式的温度CT。CT ( 150(10)
然后，在进行了这样的放冷之后，与第4实施方式同样地进行焊接后热处理。如果在直至进行焊接后热处理之间降低的焊接后的焊接区的表面温度CT超过150°C，则在马氏体相变完全结束前开始焊接后热处理。因此，即使进行焊接后热处理，也难以充分地得到断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。在第5实施方式中，由于通过放冷而使表面温度CT降低至150°C以下，因而在焊接后热处理的开始时，焊点3的组织大致完全地发生了马氏体相变。因此，可以更加明显地获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。通过实行这些第2 第5的实施方式的方法，可以得到第I实施方式的点焊接头，而且可以确保良好的作业性，同时能够抑制焊点3内的缺陷和裂纹的发生，从而可以获得断裂形态得以改善、以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低的效果。因此，可以得到可靠性高的焊接区。另外，在第2 第5实施方式中成为点焊方法的对象的高强度钢板例如是为提高汽车车体的安全性而在增强部件等中使用的、拉伸强度为750MPa以上且碳当量高的高强度钢板，而且是点焊区强度的降低和偏差令人担心的高强度钢板。而且根据第2 第实施方式，在进行这样的高强度钢板的点焊时，不使用特别的装置而可以在实际操作的范围内高效率地获得可靠性高的点焊接头。再者，这些实施方式所需要的时间较短，可以高效率地使碳化物析出。因此，可以形成可靠性高的焊接区，从作业性方面也可以得到特别的效果，这种技术思想是与以前完全不同的。另外，在第4和第5实施方式中，由于组合了适当的通电模式和焊接后热处理，因而在点焊区之类的具有凝固组织的部位，也可以得到优良的强度特性和可靠性，从而具有极其重要的意义。此外，在第2 第5实施方式的任一实施方式中，高强度钢板的组成只要碳当量Ceq在适当的范围内，就没有特别的限定，可以得到上述的效果。而且与第I实施方式同样，C含量优选为O. 40质量％ O. 10质量％，Si含量优选为2. 50质量％ O. 01质量％，Mn含量优选为3. O质量％ I. 5质量％。另外，P含量优选为O. 03质量％以下，S含量优选为O. 01质量％以下,N含量优选为O. 0100质量％以下,O含量优选为O. 007质量％以下,Al含量优选为I. 00质量％以下。另外，其它元素的含量也优选在与第I实施方式同样的范围内。这是因为即使在汽车构件的批量生产时，在有焊接条件的变动、例如电极顶端部的磨耗和焊接时板间的间隙的变动时，也可以更稳定地确保高的接头强度，更加抑制接头强度的偏差。在此，下述(11)式表示高强度钢板的与焊点的硬度有关的碳当量Ceqh，而且下述(12)式表示与焊接区的韧性有关的碳当量Ceqt。此外，(12)式与上述(I)式相同。Ceqh= [C] + [Si]/40+[Cr]/20(11)Ceq = [C] + [Si] /30+ [Mn] /20+2 [P] +4 [S](12)一般地说，如果高强度钢板的拉伸强度增加，则由上述(11)式或(12)式表示的碳当量(Ceqh或Ceqt)的数值增加，其结果是，焊接区的硬度增加而韧性降低。这样一来，如果焊接区的硬度增加而韧性降低，则在焊点3内容易产生裂纹，而且产生断裂形态的劣化，并使接头强度度、特别是十字拉伸强度降低或产生偏差。特别是由上述(12)式表示的碳当量Ceqt的数值过大时，产生断裂形态的劣化，从而使接头强度度、特别是十字拉伸强度降低或产生偏差。与此相对照，在第I 第5实施方式中，由于将高强度钢板的碳当量Ceq规定在适当的范围内，因而可以取得如下的效果断裂形态得以改善，以及与之相伴随的接头强度得以提高和接头强度的偏差得以降低。此外，这些说明虽然涉及对2张薄钢板进行点焊的情况、以及通过这样的点焊而得到的点焊接头，但如图5所示，点焊的对象也可以是3张薄钢板1A、1B以及1C，即使在包含3张薄钢板1A、1B以及IC的点焊接头11中，也可以得到与上述同样的效果。再者，也可以对4张以上的薄钢板进行点焊，即使在包含4张以上的薄钢板的点焊接头中，也可以得到同样的效果。此外，在上述板组中，不必所有的薄钢板都为高强度钢板，它的一部分也可以是软钢板。另外，不必所有的高强度钢板都为同一钢种，也可以是不同钢种的组合。另外，不必所有的板厚都是相同的，也可以是不同厚度的组合另外，作为点焊对象的2张以上的薄钢板不必全部满足上述的拉伸强度以及碳当量的范围，只要至少I张的拉伸强度为750MPa 1850MPa、碳当量Ceq为O. 22质量％
O.55质量％即可。因此，在点焊接头中，只要其中包含的2张以上的薄钢板中，至少I张的拉伸强度为750MPa 1850MPa、碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％即可。但是，实质上在本发明中，因为在与规定了组成、拉伸强度、碳当量的高强度钢板组合的薄钢板的组成、拉伸强度、碳当量为本发明所规定的值以上的情况下，将提高发生断裂形态的劣化、以及与之相伴随的接头强度的降低和接头强度的偏差的几率，所以组合的薄钢板的组成、拉伸强度、碳当量必须与本发明所规定的高强度钢板相同或者在其以下。再者，焊点3的形状也并不局限于椭圆体或大致椭圆体，如图6A、图6B以及图6C所示，本本发明可以适用于所有形状的焊点3。另外，焊点3无论为怎样的形状，都可以如图6A 图6C所示那样，特定焊点外层区域3c。实施例下面，对于属于本发明范围的实施例，一边与偏离本发明范围的比较例进行比较一边进行说明。但是，本发明并不局限于以下的实施例，也可以在能够适合前述、后述的宗旨的范围内加以适当的变更而进行实施，这些都包含在本发明的技术范围内。[实施例I]首先，准备具有下述表I以及表2所示的成分、板厚1. 6mm、拉伸强度750MPa以上的17种钢板(高强度冷轧钢板、电镀钢板、以及合金化热浸镀锌钢板)。然后，将同一钢种进行组合并使其重合在一起，在下述表3以及表4所示的条件No. A-I No. A-86下，使用伺服焊枪型焊机进行点焊，从而制作出点焊接头的试验片。另外，对于一部分试验片，在点焊后，于下述表3以及表4所示的条件下进行焊接后热处理。此外，在点焊之前，事先进行预备实验，以该预备实验的结果为基础，将点焊时的焊接电流设定为使焊点直径成为I张钢板的板厚的平方根的4. 5倍的值(4.5 VT )。另外，对于每I个条件，制作了 6个试验片。
权利要求
1.一种高强度钢板的点焊接头，其特征在于，具有 互相点焊的2张以上的薄钢板，以及 在所述薄钢板的接合面形成的焊点；其中， 所述2张以上的薄钢板之中的至少I张是拉伸强度为750MPa 1850MPa的高强度钢板，下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％ ； 在所述焊点内的除该焊点的外形的90%的相似形区域以外的焊点外层区域中， 显微组织由臂间距的平均值为12 μ m以下的枝晶组织构成， 所述显微组织中含有的碳化物的平均粒径为5nm IOOnm,个数密度在2 X IO6个/mm2以上； Ceq = [C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S] (I) 其中，[C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示(、51^11、？以及3的以质量％表示的各含量。
2.根据权利要求I所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于 所述高强度钢板含有 C 0. 10质量％ O. 40质量％、 Si :0. 01质量％ 2. 50质量％、以及 Mn 1. 5质量％ 3. O质量％, P的含量在O. 03质量％以下， S的含量在O. 01质量％以下， N的含量在O. 0100质量％以下， O的含量在O. 007质量％以下， Al的含量在I. 00质量％以下， 剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种 Ti 0. 005质量％ O. 10质量％， Nb 0. 005质量％ O. 10质量％，以及 V0. 005质量％ O. 10质量％。
4.根据权利要求2或3所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种 B 0. 0001质量％ O. 01质量％， Cr 0. 01质量％ 2. O质量％, Ni 0. 01质量％ 2. O质量％, Cu 0. 01质量％ 2. O质量％，以及 Mo 0. 01质量％ O. 8质量％。
5.根据权利要求2 4中任一项所述的高强度钢板的点焊接头，其特征在于所述高强度钢板进一步在O. 0001质量％ O. 5质量％的范围合计含有选自Ca、Ce、Mg以及REM之中的至少I种。
6.一种高强度钢板的点焊方法，其是在2张以上的薄钢板的接合面形成焊点的点焊方法，其特征在于 所述2张以上的薄钢板之中的至少I张是拉伸强度为750MPa 1850MPa的高强度钢板，下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％ ； 所述点焊方法包括焊接电极对所述2张以上的薄钢板的加压力EF(N)在满足下述(2)式的条件下进行焊接通电的工序， 接着，保持所述加压力EF不变，以满足使用所述焊接通电中的焊接电流WC(kA)而规定的下述(4)式的后加热通电电流PC(kA)、以及满足下述(5)式的后加热通电时间Pt (ms)在所述焊接电极上进行后加热通电的工序，以及接着，将所述加压力EF下的加压释放的工序； 而且，在进行所述焊接通电的工序和进行所述后加热通电的工序之间，保持所述加压力EF不变，对所述薄钢板冷却满足下述(3)式的焊接后冷却时间Ct(ms)， 在进行所述后加热通电的工序和将所述加压力EF下的加压释放的工序之间保持所述加压力EF的保持时间Ht (ms)满足下述(6)式；Ceq = [C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S] (I) ·1960Xh ≤ EF ≤ 3430Xh(2) ·16 ≤ Ct ≤ 300 (3)·O.40XffC ≤ PC ≤ O. 95XffC (4) ·30 ≤ Pt ≤ 200 (5) ·O ≤ Ht ≤ 240 (6) [C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的以质量％表示的各含量， h表示所述薄钢板的板厚(mm)。
7.一种高强度钢板的点焊方法，其是在2张以上的薄钢板的接合面形成焊点的点焊方法，其特征在于 所述2张以上的薄钢板之中的至少I张是拉伸强度为750MPa 1850MPa的高强度钢板，下述(I)式表示的碳当量Ceq为O. 22质量％ O. 55质量％ ； 所述点焊方法包括焊接电极对所述2张以上的薄钢板的加压力EF(N)在满足下述(7)式的条件下进行焊接通电的工序， 接着，保持所述加压力EF不变，以满足使用所述焊接通电中的焊接电流WC(kA)而规定的下述(4)式的后加热通电电流PC(kA)、以及满足下述(5)式的后加热通电时间Pt (ms)在所述焊接电极上进行后加热通电的工序，以及接着，将所述加压力EF下的加压释放的工序； 而且，在进行所述焊接通电的工序和进行所述后加热通电的工序之间，保持所述加压力EF不变，对所述薄钢板冷却满足下述(3)式的焊接后冷却时间Ct(ms)， 在进行所述后加热通电的工序和将所述加压力EF下的加压释放的工序之间保持所述加压力EF的保持时间Ht (ms)满足下述(6)式； Ceq = [C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S](I) ·16 ≤Ct ≤300(3)·O.40XffC ≤ PC ≤ O. 95XffC (4) ·30 ≤Pt ≤200(5)O彡 Ht 彡 240(6) 1470Xh 彡 EF < 1960Xh (7) [C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别表示C、Si、Mn、P以及S的以质量％表示的各含量， h表示所述薄钢板的板厚(mm)。
8.根据权利要求6或7所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于 在将所述加压释放的工序之后， 具有将所述薄钢板在满足下述(8)式的焊接后热处理温度ATCC )下保持满足下述(9)式的焊接后热处理时间At(S)的工序； 120 ^ AT ^ 220(8) 100 ^ At ^ 6000 (9)。
9.根据权利要求8所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于在将所述加压释放的工序和将所述薄钢板保持于所述焊接后热处理温度下的工序之间， 具有放冷所述薄钢板，从而使所述薄钢板的与所述焊接电极接触的部分的表面温度下降到满足下述(10)式的温度CTCC )的工序； CT ( 150(10)。
10.根据权利要求6 9中任一项所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于，所述高强度钢板含有 C 0. 10质量％ O. 40质量％、 Si :0. 01质量％ 2. 50质量％、以及 Mn 1. 5质量％ 3. O质量％, P的含量在O. 03质量％以下， S的含量在O. 01质量％以下， N的含量在O. 0100质量％以下， O的含量在O. 007质量％以下， Al的含量在I. 00质量％以下， 剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。
11.根据权利要求10所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于，所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种 Ti 0. 005质量％ O. 10质量％， Nb 0. 005质量％ O. 10质量％，以及 V0. 005质量％ O. 10质量％。
12.根据权利要求10或11所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于，所述高强度钢板进一步含有选自下述元素之中的至少I种 B 0. 0001质量％ O. 01质量％， Cr 0. 01质量％ 2. O质量％, Ni 0. 01质量％ 2. O质量％, Cu 0. 01质量％ 2. O质量％，以及 Mo 0. 01质量％ O. 8质量％。
13.根据权利要求10 12中任一项所述的高强度钢板的点焊方法，其特征在于所述高强度钢板进一步在O. OOOl质量％ O. 5质量％的范围合计含有选自Ca、Ce、Mg以及REM之中的至少I种
全文摘要
本发明涉及一种点焊接头(10)，其含有至少1张拉伸强度为750MPa～1850MPa、碳当量Ceq为0.22质量％以上～0.55质量％的薄钢板，而且在薄钢板(1A、1B)的界面形成有焊点(3)；在焊点外层区域中，显微组织由臂间距的平均值为12μm以下的枝晶组织构成，显微组织中含有的碳化物的平均粒径为5nm～100nm，个数密度在2×106个/mm2以上。
文档编号B23K11/24GK102625740SQ20108003853
公开日2012年8月1日 申请日期2010年8月30日 优先权日2009年8月31日
发明者东昌史, 丸山直纪, 及川初彦, 川田裕之, 渡边史德, 滨谷秀树, 铃木规之 申请人:新日本制铁株式会社