KR102556695B1 - Spot welded joint and manufacturing method of the spot welded joint - Google Patents
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Abstract
이 스폿 용접 조인트는, 제1 강판과 상기 제1 강판에 겹쳐진 제2 강판과 상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하고 있는 2개의 스폿 용접 금속을 포함하고, 상기 2개의 스폿 용접 금속을 포함하는 단면에 있어서, 상기 제1 강판이, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면으로부터 제1 강판의 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제1 영역과, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 상기 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역의 평균 비커스 경도 HV1과 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, HVbase×0.33+150≤HV1≤HVbase×0.33+230을 충족하고, 상기 제2 영역의 평균 비커스 경도 HV2와 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, HVbase-30≤HV2≤HVbase+30을 충족한다.This spot welded joint includes a first steel plate, a second steel plate overlapping the first steel plate, and two spot weld metals joining the first steel plate and the second steel plate, and includes the two spot weld metals. In the cross section of the first steel sheet, the first region formed in the range of 0.1 mm in the sheet thickness direction of the first steel sheet from the surface on the side of the second steel sheet and between the two spot weld metals; A second region formed in a range of 0.1 mm in the plate thickness direction from a surface opposite to the surface on the side of the second steel plate between two spot weld metals, wherein the average Vickers hardness HV1 of the first region and the second region The average Vickers hardness HVbase of one steel sheet satisfies HVbase×0.33+150≤HV1≤HVbase×0.33+230, and the average Vickers hardness HV2 of the second region and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy HVbase-30 ≤HV2≤HVbase+30 is satisfied.
Description
본 개시는, 스폿 용접 조인트, 및 스폿 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a spot welded joint and a method of manufacturing the spot welded joint.
본원은, 2019년 05월 24일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2019-097703호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-097703 for which it applied to Japan on May 24, 2019, and uses the content here.
복수의 강판 부재를 겹쳐서 구성되는 구조물에서는, 강판 부재끼리를 중첩한 중첩부에 대하여, 저항 스폿 용접에 의한 접합이 널리 행해지고 있다.In a structure formed by overlapping a plurality of steel plate members, joining by resistance spot welding is widely performed with respect to overlapping portions in which steel plate members are overlapped.
예를 들어, 특허 문헌 1에서는, 해트재와 클로징 플레이트가 스폿 용접에 의해 서로 접합되는 에너지 흡수 부재가 기재되어 있다.For example, Patent Document 1 describes an energy absorbing member in which a hat material and a closing plate are joined to each other by spot welding.
현재, 자동차용의 고강도 강판으로서, 인장 강도가 980MPa 이상인 고강도 강판이 널리 사용되고 있다. 근년에는 인장 강도가 1100MPa 이상인 고강도 강판도 적용되기 시작하고 있다. 인장 강도가 1100MPa 이상인 고강도 강판은, 일반적으로 높은 강도를 얻기 위해 ??칭 조직을 포함한다. 저항 스폿 용접을 행하면, 강판을 용접하는 너깃(스폿 용접 금속)이 형성되어, 너깃의 주위에 열 영향부(heat affected zone)(이하, HAZ라고 함)가 생긴다. 일반적으로 HAZ는 ??칭 조직을 포함한다. 단, ??칭 조직을 갖는 고강도 강판에, 저항 스폿 용접을 행한 경우, ??칭 조직인 모재보다 경도가 낮은 영역(HAZ 연화부)이 형성된다. 모재의 ??칭 조직이 저항 스폿 용접의 열에 의해 템퍼링되기 때문이다.Currently, as a high-strength steel sheet for automobiles, a high-strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more is widely used. In recent years, a high-strength steel sheet having a tensile strength of 1100 MPa or more has also begun to be applied. A high-strength steel sheet having a tensile strength of 1100 MPa or more generally includes a quenched structure to obtain high strength. When resistance spot welding is performed, a nugget (spot weld metal) for welding a steel plate is formed, and a heat affected zone (hereinafter referred to as HAZ) is formed around the nugget. In general, HAZs include quenching organizations. However, when resistance spot welding is performed on a high-strength steel sheet having a quenched structure, a region (HAZ softening zone) having a lower hardness than the base material having a quenched structure is formed. This is because the quenching structure of the base metal is tempered by the heat of resistance spot welding.
자동차가 충돌하였을 때에는, 캐빈 내의 승객을 보호할 필요가 있다. 이 때문에, A 필러, B 필러, 루프 레일, 사이드 실과 같은 자동차 차체를 구성하는 구조 부재(겹침 용접 부재)는, 높은 강도를 구비할 필요가 있다. 일반적으로 자동차 차체를 구성하는 구조 부재는, 복수의 강판 부재를 중첩하여 플랜지(중첩부)를 저항 스폿 용접에 의해 접합하여 통 형상의 폐단면을 형성하여 제조된다. 충돌 시의 변형 저항을 향상시켜, 적은 변형량으로 보다 많은 충돌 에너지를 흡수시키기 위해서는, 소재(모재)의 고강도화나 용접(스폿) 타점의 증가와 같은 방법이 취해진다.When a car collides, it is necessary to protect the passengers in the cabin. For this reason, structural members (overlap welding members) constituting the automobile body such as A-pillar, B-pillar, roof rail, and side sill need to have high strength. In general, a structural member constituting an automobile body is manufactured by overlapping a plurality of steel plate members and joining flanges (overlapping portions) by resistance spot welding to form a cylindrical closed cross section. In order to improve the deformation resistance at the time of collision and absorb more collision energy with a small amount of deformation, methods such as increasing the strength of the material (base material) or increasing the number of welding (spot) spots are taken.
저항 스폿 용접되는 상기 부재의 플랜지 일부에는, 자동차의 충돌 시에 면내 인장 응력이 부하되는 경우가 있다. 일반적으로, HAZ 연화부와 같은 경도가 낮은 영역이 있으면 부재의 내충돌 성능이 저하된다. 이러한 HAZ 연화부는, 저항 스폿 용접의 조인트 평가에 사용되는 인장 전단 시험 및 십자 인장 시험(JIS Z3137)의 평가 결과에 대한 영향은 작다. 그러나, 면내 인장 응력이 부하된 경우에는, HAZ 연화부에 국소적으로 변형이 집중하여 HAZ 연화부에 파단을 발생시키는 경우가 있다. 그 때문에, 모재를 고강도화하고, 스폿 타점을 증가해도, 상술한 HAZ 연화부가 생기면, 모재의 강도와 부품의 형상으로부터 상정되는 내충돌 성능을 얻을 수 없는 경우가 있다.A portion of the flange of the member subjected to resistance spot welding may be loaded with in-plane tensile stress at the time of an automobile collision. In general, if there is a region of low hardness such as the HAZ softening zone, the crash resistance performance of the member is lowered. Such a HAZ softening zone has little influence on the evaluation results of a tensile shear test and a cross tensile test (JIS Z3137) used for joint evaluation of resistance spot welding. However, when an in-plane tensile stress is applied, strain locally concentrates on the HAZ softened portion, and fracture may occur in the HAZ softened portion. Therefore, even if the base material is strengthened and the spot spot is increased, if the above-mentioned HAZ softening zone occurs, the crash resistance performance expected from the strength of the base material and the shape of the part may not be obtained.
따라서, 고강도 강판으로 이루어지는 강판 부재를 자동차 차체의 구조 부재에 적용하는 경우에는, 너깃의 주변 영역이 파단의 기점으로 되는 것을 억제할 것이 요구된다.Therefore, when a steel plate member made of a high-strength steel plate is applied to a structural member of an automobile body, it is required to suppress the area surrounding the nugget from becoming a starting point of fracture.
종래, 저항 스폿 용접에 의해 형성된 용접 부재의 특성을 개선하기 위한 검토가 이루어져 왔다. 예를 들어, 특허 문헌 2에는, 스폿 용접부의 특성을 개선한 용접 조인트로서, 스폿 용접부를 100 내지 400℃에서 열처리하고, L자 인장 조인트 강도를 향상시킨 용접 조인트가 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는, 스폿 용접부에 후 통전을 행하고, 십자 인장 조인트 강도를 개선시키는 방법이 기재되어 있다. 특허 문헌 4에는, 스폿 용접 전극의 주위를 코일로 감은 것으로 용접 후 빠르게 고주파 유도 가열하여 스폿 용접부 및 용융부를 템퍼링함으로써 TSS와 재료 강도와의 비, 및 CTS와 재료 강도의 곱으로부터 평가되는 접합 강도를 개선하는 용접 방법이 기재되어 있다.Conventionally, studies have been made to improve the characteristics of welded members formed by resistance spot welding. For example,
그러나, 이들 특허 문헌 2 내지 4에 개시된 기술에 의하면, TSS나 CTS의 향상에는 일정한 효과가 얻어지기는 하지만, 이들 특허 문헌 2 내지 4에서는, 강판에 면내 인장 응력이 부하되었을 때의 HAZ 연화부에서의 파단에 대하여 고려되어 있지 않다.However, according to the techniques disclosed in these
이러한 과제에 대하여, 특허 문헌 5에는, 스폿 용접에 제공되는 플랜지부의 일부 또는 전부에 소프트 존이라고 불리는 1100MPa 미만의 강도를 갖는 영역을 가짐으로써, 에너지흡수 능력을 높인 B 필러가 기재되어 있다.In response to this problem, Patent Document 5 describes a B-pillar in which the energy absorption capability is improved by having a region having a strength of less than 1100 MPa called a soft zone in part or all of the flange portion provided for spot welding.
그러나, 특허 문헌 5에 개시된 B 필러에서는, 사이드 플랜지를 연화시킬 필요가 있으므로, 부재의 내충돌 성능인 굽힘 성능이 저하될 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 5에서는 용접 전에 부품 내에서 연화 영역을 마련하므로, 부품의 형상 정밀도가 저하된다고 하는 과제도 있다. 부품의 형상 정밀도가 저하되면, 용접 시에 부품간에 간극이 생기게 되어, 용접이 난화된다.However, in the B-pillar disclosed in Patent Literature 5, since it is necessary to soften the side flange, there is a possibility that the bending performance, which is the crash resistance performance of the member, may decrease. Further, in Patent Literature 5, since a softening region is provided within the component before welding, there is also a problem that the shape accuracy of the component is lowered. If the shape accuracy of the parts is lowered, gaps are created between the parts during welding, which makes welding difficult.
본 개시는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 면내 인장 응력이 부하된 경우에도, 스폿 용접 금속의 사이에 끼워지는 영역으로부터의 파단을 억제할 수 있는 스폿 용접 조인트, 및 스폿 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.The present disclosure has been made in view of the above problems, and provides a spot welded joint capable of suppressing fracture from a region sandwiched between spot weld metals even when an in-plane tensile stress is applied, and a method for manufacturing the spot welded joint. It is a task to provide
본 발명자들은, HAZ 연화부가 형성된 부품에 면내 인장 응력이 생겼을 때의 변형 분포를 해석하였다. 그 결과, 중첩 용접을 행한 고강도 강판의, 용접 금속끼리의 사이의 표면(중첩면과는 반대측) 부근을 ??칭함과 동시에, 중첩면 부근을 템퍼링함으로써 부품 강도의 저하를 최저한으로 억제하면서, 면내 인장 응력이 부하된 경우라도, HAZ 연화부에 국소적으로 변형이 집중하여 HAZ 연화부에 파단을 생기게 하는 것을 회피할 수 있음을 알아 내었다.The inventors of the present invention analyzed strain distribution when in-plane tensile stress occurred in the parts in which the HAZ softening zone was formed. As a result, while quenching the vicinity of the surface (opposite to the overlapping surface) between the weld metals of the high-strength steel sheets subjected to overlap welding, and tempering the vicinity of the overlapping surface, while minimizing the decrease in component strength, in-plane It has been found that even when tensile stress is loaded, it is possible to avoid locally concentrating strain on the HAZ softening section to cause breakage in the HAZ softening section.
본 개시는, 상기 지견에 기초하여 이루어졌다. 본 개시의 요지는 다음과 같다.This disclosure was made based on the above findings. The gist of this disclosure is as follows.
[1] 본 개시의 일 양태에 관한 스폿 용접 조인트는, 평균 비커스 경도 HVbase가 350HV 이상인, 경질 마르텐사이트를 포함하는 제1 강판과, 상기 제1 강판에 겹쳐진 제2 강판과, 상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하고 있는 2개의 스폿 용접 금속을 포함하고, 상기 2개의 스폿 용접 금속을 포함하는 상기 제1 강판의 판 두께 방향의 모든 단면에 있어서, 상기 제1 강판이, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면으로부터 상기 제1 강판의 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제1 영역과, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 상기 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역의 금속 조직이 템퍼링 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 상기 제1 영역의 평균 비커스 경도 HV1과 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (1)을 충족하고, 상기 제2 영역의 금속 조직이 경질 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 상기 제2 영역의 평균 비커스 경도 HV2와 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (2)를 충족한다.[1] A spot welded joint according to one aspect of the present disclosure includes a first steel plate containing hard martensite having an average Vickers hardness HVbase of 350 HV or more, a second steel plate overlapping the first steel plate, and the first steel plate In all cross sections in the sheet thickness direction of the first steel sheet including the two spot weld metals joining the second steel sheet, the first steel sheet includes the two spot weld metals. Between the weld metal and between the first region formed in the range of 0.1 mm from the surface on the second steel plate side in the sheet thickness direction of the first steel plate and between the two spot weld metals, and further on the second steel plate side A second region formed in a range of 0.1 mm in the plate thickness direction from a surface opposite to the surface, wherein the metal structure of the first region contains 50 area% or more of tempered martensite, and the average Vickers of the first region Hardness HV1 and average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy the following formula (1), the metal structure of the second region contains 50 area% or more of hard martensite, and the average Vickers hardness of the second region HV2 and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy the following formula (2).
[2] [1]에 기재된 스폿 용접 조인트에서는, 상기 제1 영역에 있어서의 비커스 경도의 최댓값과 최솟값의 차가 80HV 이하여도 된다.[2] In the spot welded joint described in [1], the difference between the maximum value and minimum value of the Vickers hardness in the first region may be 80 HV or less.
[3] [1] 또는 [2]에 기재된 스폿 용접 조인트에서는, 상기 제1 영역의, 상기 판 두께 방향의 두께가, 상기 제1 강판의 판 두께의 30 내지 70%여도 된다.[3] In the spot weld joint described in [1] or [2], the thickness of the first region in the sheet thickness direction may be 30 to 70% of the sheet thickness of the first steel sheet.
[4] 본 개시의 다른 형태에 따른 스폿 용접 조인트의 제조 방법은, 평균 비커스 경도 HVbase가 350HV 이상인, 경질 마르텐사이트를 포함하는 제1 강판과, 제2 강판을 중첩하고, 중첩된 상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하는 2개의 스폿 용접 금속을 형성하고, 레이저 조사에 의해, 상기 제1 강판의, 상기 2개의 스폿 용접 금속끼리의 사이 또한 제2 강판측의 면으로부터 0.1mm의 범위에 템퍼링을 행함과 동시에, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위에 ??칭을 행한다.[4] In a method for manufacturing a spot welded joint according to another aspect of the present disclosure, a first steel sheet having an average Vickers hardness HVbase of 350 HV or more, including hard martensite, and a second steel sheet are overlapped, and the first steel sheet is overlapped. and two spot weld metals joining the second steel plate are formed, and by laser irradiation, between the two spot weld metals of the first steel plate and in a range of 0.1 mm from the surface on the second steel plate side. At the same time as tempering, quenching is performed in a range of 0.1 mm from the surface opposite to the surface on the side of the second steel plate between the two spot weld metals.
본 개시의 상기 양태에 의하면, 면내 인장 응력이 부하된 경우에도, 스폿 용접 금속의 사이에 끼워지는 영역으로부터의 파단을 억제할 수 있는 스폿 용접 조인트, 및 스폿 용접 조인트의 제조 방법이 얻어진다.According to the above aspect of the present disclosure, a spot welded joint capable of suppressing breakage from an intervening region of a spot weld metal even when an in-plane tensile stress is applied, and a method for manufacturing the spot welded joint are obtained.
도 1은 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 판 두께 방향 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트를 제1 강판측으로부터 상면으로 본 경우의 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트에 레이저 조사를 행한 경우의, 도달 온도와 비커스 경도의 측정과의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예에서 사용한 시험편을 나타내는 모식도이다.1 is a sectional view in the plate thickness direction of a spot welded joint according to the present embodiment.
Fig. 2 is a view of the spot welded joint according to the present embodiment when viewed from the first steel plate side to the upper surface.
Fig. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the reached temperature and the measurement of the Vickers hardness when laser irradiation is applied to the spot welded joint according to the present embodiment.
4 is a schematic diagram showing test pieces used in Examples.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트) 및 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.A spot welded joint according to an embodiment of the present disclosure (the spot welded joint according to the present embodiment) and a manufacturing method of the spot welded joint according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)는, 제1 강판(11)과, 제1 강판에 겹쳐진 제2 강판(12)과, 제1 강판(11)과 제2 강판(12)을 접합하는 2개의 스폿 용접 금속(2)을 구비한다. 도 1, 도 2에 있어서는, 스폿 용접 금속(2)은 저항 스폿 용접에 의해 형성된 너깃이다. 이러한 스폿 용접 조인트는, 제1 강판(11)과 제2 강판(12)을 중첩하여 저항 스폿 용접을 행함으로써 얻어진다.As shown in FIG. 1, the spot welded joint 1 according to this embodiment comprises a
저항 스폿 용접에 제공되는 제1 강판(11)은, B 필러 등의 자동차 골격 부품에 대한 적용을 고려하여, 평균 비커스 경도(HVbase)가 350HV 이상인 강판이다. 또한, 제1 강판은, 경질 마르텐사이트와 같은 ??칭 조직을 포함하는 조직으로 이루어진다. 한편, 제2 강판(12)에 대해서는, 한정되지 않는다.The
제1 강판(11)의 평균 비커스 경도(단순히 경도라고 하는 경우가 있음)는, 용접에 제공되는 제1 강판(11)의 용접 전의 평균 비커스 경도를 의미한다. 스폿 용접 후에 측정하는 경우에는, 용접 열영향을 받지 않는 위치에서 측정된 평균 비커스 경도를 의미한다.The average Vickers hardness of the first steel sheet 11 (sometimes simply referred to as hardness) means the average Vickers hardness of the
또한, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)을 포함하는 제1 강판(11)의 판 두께 방향의 모든 단면에 있어서, 제1 강판(11)이 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)의 사이, 또한 제2 강판(12)측의 면(즉 중첩면)으로부터 0.1mm의 범위에 형성된 제1 영역(51)과, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)의 사이, 또한 제2 강판(12)측의 면과는 반대의 면(즉 조인트의 표면)으로부터 0.1mm의 범위에 형성된 제2 영역(52)을 갖는다.Further, in the spot welded joint 1 according to the present embodiment, in all cross sections in the plate thickness direction of the
또한, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, 제1 영역(51)의 금속 조직이, 템퍼링 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 제1 영역(51)의 평균 비커스 경도 HV1과 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (1)을 충족한다.Further, in the spot welded joint 1 according to the present embodiment, the metal structure of the
또한, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, 상기 제2 영역(52)의 금속 조직이, 경질 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 상기 제2 영역(52)의 평균 비커스 경도 HV2와 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (2)를 충족한다.In the spot welded joint 1 according to the present embodiment, the metal structure of the
제1 영역(51)의 외측에까지 제1 영역(51)과 마찬가지의 템퍼링 마르텐사이트의 면적% 및 평균 비커스 경도의 조건을 충족시키는 금속 조직이 확대되어 있어도 된다. 또한, 제2 영역(52)의 외측에까지 제2 영역(52)과 마찬가지의 경질 마르텐사이트의 면적% 및 평균 비커스 경도의 조건을 충족시키는 금속 조직이 확대되어 있어도 된다.A metal structure satisfying the conditions of the area % of tempered martensite and average Vickers hardness similar to that of the
이하, 각 구성의 한정 이유에 대해서 설명한다.The reasons for limiting each configuration will be described below.
상술한 바와 같이, 평균 비커스 경도가 350HV 이상(인장 강도로 환산하면 약 1100MPa 이상)인 고강도 강판은, 경질 마르텐사이트와 같은 ??칭 조직을 포함한(예를 들어 50면적% 이상인) 조직을 갖고 있는 경우가 많다. 이러한 조직은, ??칭 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻어진다.As described above, a high-strength steel sheet having an average Vickers hardness of 350 HV or more (about 1100 MPa or more in terms of tensile strength) has a structure including (for example, 50 area% or more) a quenched structure such as hard martensite. There are many cases. Such a structure is obtained by a manufacturing method including a quenching step.
??칭 조직을 포함하는 강판에 용접을 행한 경우, 용접의 열에 의해 용접 금속의 주위에 형성되는 HAZ에 있어서, 경질 마르텐사이트가 템퍼링 마르텐사이트 등의 연질의 조직으로 변화된다. 즉, 모재보다 경도가 낮은 영역(HAZ 연화부)이 형성된다. 용접부를 갖는 판의 면내에 인장 응력이 생겼을 때, 이 HAZ 연화부가 파단의 기점으로 되는 경우가 있다.When welding is performed on a steel sheet having a quenched structure, hard martensite is changed to a soft structure such as tempered martensite in the HAZ formed around the weld metal by the heat of welding. That is, a region (HAZ softening zone) having a lower hardness than the base material is formed. When tensile stress is generated in the surface of a plate having a welded portion, this HAZ softening portion may become a starting point of fracture.
본 발명자들의 검토 결과, (i) 면내 인장 응력이 걸리는 2개의 용접 금속의 사이에 있어서, 국소적인 강도 저하부가 생기지 않도록 하는 것, (ii) 강도가 열위인 부위나 신장되기 쉬운 부위를 HAZ 연화부 외에 마련하는 형상으로 하는 것, (iii) HAZ 연화부를 포함하는 열 영향부가 있는 영역의, 파단까지의 신장량이 커지도록 당해 영역의 조직을 개질하는 것에 의해, HAZ 연화부였던 개소로의 변형의 집중을 완화할 수 있는 것을 알 수 있었다.As a result of examination by the present inventors, (i) preventing the local strength decrease part from occurring between two weld metals to which in-plane tensile stress is applied, (ii) a part with poor strength or a part that is easy to elongate other than the HAZ softening zone (iii) by modifying the structure of the region with the heat-affected zone including the HAZ softened zone so that the amount of elongation to fracture increases knew what could be done.
국소적인 강도 저하부가 생기지 않도록 하는 경우, 예를 들어 스폿 용접 금속(2)의 사이의 HAZ 연화부를 포함하는 영역을 템퍼링하고, HAZ 연화부의 주변의 경도를, HAZ 연화부의 경도와 동일 정도까지 저하시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, HAZ 연화부에서의 파단은 억제할 수 있지만, 부품 전체로서는 연화부가 커지는 점에서, 부품의 내충돌 성능(굽힘 성능)이 저하되는 것이 우려된다.In the case of preventing the occurrence of a local strength decrease part, for example, tempering a region including a HAZ softened part between the
본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)는, 조인트 강도의 저하를 최저한으로 억제하면서 HAZ 연화부에서의 균열을 방지하기 위해, 중첩 용접을 행한 제1 강판(11)의, 스폿 용접 금속(2, 2)끼리의 사이, 중첩면(3) 부근을 템퍼링함과 함께, 스폿 용접 금속(2, 2)끼리의 사이의 제1 강판의 표면(중첩면(3)과는 반대측)부근을 ??칭함으로써, 원하는 금속 조직과 평균 비커스 경도를 구비한 제1 영역과 제2 영역을 형성한다.In the spot welded joint 1 according to the present embodiment, in order to prevent cracking in the HAZ softening zone while minimizing the decrease in joint strength, the
<제1 영역><First area>
[금속 조직이 템퍼링 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 제1 영역의 평균 비커스 경도 HV1과 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, HVbase×0.33+150≤HV1≤HVbase×0.33+230을 충족한다][The metal structure contains 50 area% or more of tempered martensite, and the average Vickers hardness HV1 of the first region and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy HVbase×0.33+150≤HV1≤HVbase×0.33+230 ]
본 발명자들의 검토 결과, 평균 비커스 경도 HVbase가 350HV 이상인 경질 마르텐사이트를 포함하는 제1 강판(11)에 스폿을 행하였을 때, 용접의 열영향에 의해 생기는 HAZ 연화부의 경도(비커스 경도)는, (용접 전의 제1 강판(11)의 경도×0.33+150) ~ (용접 전의 제1 강판(11)의 경도×0.33+230) 정도가 된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트에서는, HAZ 연화부를 포함하는 스폿 용접 금속(2, 2) 사이의 제1 영역을 템퍼링하여 템퍼링 마르텐사이트가 50면적% 이상의 조직으로 하고, 또한 그 비커스 경도가, 하기 식 (1)을 충족하도록 제어한다.As a result of examination by the present inventors, when a spot is applied to the
제1 영역(51)의 평균 비커스 경도(HV1)가 식 (1)을 충족함으로써, HAZ 연화부와 그 주위와의 경도차가 80HV 이하가 된다. 이 경우, HAZ 연화부로의 변형의 집중을 완화할 수 있다.When the average Vickers hardness HV1 of the
제1 영역(51)은, 평균 비커스 경도가 식 (1)을 충족하는 것 이외에도, 영역 내에 있어서의 비커스 경도의 최댓값과 최솟값의 차가 80HV 이하인 것이 바람직하다. 제1 영역(51)에 있어서의 경도의 최댓값과 최솟값의 차를 작게 함으로써, 변형의 집중을 더욱 완화할 수 있다. 다시 말해, 제1 영역(51) 내의 경도 분포가 균질하면, 국소적인 변형의 집중을 피할 수 있다. 보다 바람직하게는, 비커스 경도의 최댓값과 최솟값의 차가 50HV 이하이다.It is preferable that the difference between the maximum value and the minimum value of the Vickers hardness in the region is 80 HV or less, in addition to that the average Vickers hardness of the
[2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 제2 강판측의 면으로부터 0.1mm의 범위에 형성되어 있다][It is formed in the range of 0.1 mm from the surface on the side of the second steel plate between the two spot weld metals]
제1 영역(51)은, 제1 강판(11)의 판 두께 단면의, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)의 사이, 또한 제2 강판(12)측의 면으로부터 0.1mm의 범위(두께)로 형성되어 있다. 상기 경도를 갖는 영역의 판 두께 방향의 두께가 0.1mm 미만이면, 국소적인 강도 저하부인 HAZ 연화부가 잔존하여 충분한 효과를 얻지 못할 가능성이 있다. 상기 제1 영역(51)의 경도 및 조직의 조건을 충족시키는 영역이 제1 영역(51)의 외측에까지 확대되어 있어도 된다. 그 경우, 상기 제1 영역(51)의 경도와 조직을 충족시키는 영역은, 제2 강판측의 면으로부터 제1 강판의 판 두께의 30% 이상의 범위로 확대되어 있는 것이 바람직하다. 단, 상기 제1 영역(51)의 경도와 조직을 충족시키는 영역이, 제2 강판측의 면으로부터 제1 강판의 판 두께 90% 초과의 범위에까지 확대되어 있으면, 조인트부 전체의 평균 경도가 저하되고, 굽힘 내력이 저하되는 것이 우려되므로 바람직하지 않다.The
<제2 영역><Second Area>
[금속 조직이 경질 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 제2 영역의 평균 비커스 경도 HV2와 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, HVbase-30≤HV2≤HVbase+30을 충족한다][The metal structure contains 50 area% or more of hard martensite, and the average Vickers hardness HV2 of the second region and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy HVbase-30≤HV2≤HVbase+30]
제1 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에 대하여 면내 인장 응력이 부여된 경우, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2) 사이에 HAZ 연화부와 같은 국소적인 강도 저하부가 형성되어 있으면 변형이 집중되지만, 본 발명자들의 검토의 결과, 특히 제1 강판(11)의 표면(중첩면과는 반대의 면) 부근에 강도 저하부가 존재하면, 변형이 집중되기 쉬운 것을 알 수 있다.When an in-plane tensile stress is applied to the spot welded joint 1 according to the first embodiment, deformation is concentrated when a local strength lowering portion such as a HAZ softening zone is formed between the two
그 때문에, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, HAZ 연화부를 포함하는 2개의 스폿 용접 금속(2, 2) 사이의 제1 강판(11)의 표면 부근에 대하여, ??칭을 행하고, ??칭한 영역의 경도를, 용접 열영향을 받지 않는 제1 강판(11)의 평균 비커스 경도와 동등하게 한다.Therefore, in the spot welded joint 1 according to the present embodiment, quenching is performed with respect to the vicinity of the surface of the
구체적으로는, 제2 영역(52)의 평균 비커스 경도 HV2와 제1 강판(11)의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (2)를 충족하도록 한다.Specifically, the average Vickers hardness HV2 of the
제2 영역(52)의 평균 비커스 경도와, 제1 강판(11)의 평균 비커스 경도와의 차가 30 초과이면, 면내 인장 응력 부하 시의 변형의 집중을 충분히 억제할 수 없다.If the difference between the average Vickers hardness of the
제1 영역(51)이 템퍼링 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하는 템퍼링 조직이며, 제2 영역이 경질 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하는 ??칭 조직인 점에서, 제1 영역(51)의 평균 비커스 경도(HV1)보다 제2 영역(52)의 평균 비커스 경도(HV2)는 크다.The average of the
[2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위에 형성되어 있다][It is formed in the range of 0.1 mm from the surface opposite to the surface on the side of the second steel plate between the two spot weld metals]
제2 영역(52)은, 제1 강판(11)의 판 두께 단면의, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)의 사이, 또한 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위(두께)에 형성되어 있다. 상기 경도를 갖는 영역의 판 두께 방향의 두께가 0.1mm 미만이면, 국소적인 강도 저하부인 HAZ 연화부가 잔존하여, 충분한 효과를 얻지 못할 가능성이 있다. 상기 제2 영역(52)의 경도와 조직의 조건을 충족시키는 영역이 제2 영역(52)의 외측에까지 확대되어 있어도 된다. 그 경우, 상기 제2 영역(52)의 경도와 조직을 충족시키는 영역은, 제2 강판(12)측의 면과는 반대의 면으로부터 제1 강판의 판 두께 10% 이상의 범위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 단 상기 제2 영역(52)의 경도와 조직을 충족시키는 영역이, 제2 강판(12)측의 면으로부터 제1 강판(11)의 70% 초과의 범위에까지 확대되고 있으면, 제2 영역측이 굽힘 외가 되는 인장 굽힘 하중이 부하되었을 때, 파단 신율이 저하되는 것이 우려되므로 바람직하지 않다.The
본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, 상기 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)은, 2개의 스폿 용접 금속을 포함하는 제1 강판의 판 두께 방향의 모든 단면에 있어서, 형성되어 있다. 즉, 제1 강판에 대하여, 2개의 용접 금속이 포함되도록 판 두께 방향 단면을 관찰한 경우, 모든 단면에 있어서, 상술한 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)이 관찰된다.In the spot welded joint 1 according to the present embodiment, the
바꾸어 말하면, 스폿 용접 금속(2)의 중첩면(3)에 있어서의 직경을 D로 하였을 때, 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)의 제1 강판(11)의 판 두께 방향 단면에 수직인 방향(도 1의 지면에 수직인 방향, 도 2의 지면 상의 상하 방향)의 폭은, 1.0×D이다. 제1 영역(51)의 폭 방향 외측에까지 제1 영역(51)과 마찬가지의 템퍼링 마르텐사이트의 면적% 및 평균 비커스 경도의 조건을 충족시키는 금속 조직이 확대되어 있어도 된다. 제2 영역(52)의 폭 방향 외측에까지 제2 영역(52)과 마찬가지의 경질 마르텐사이트의 면적% 및 평균 비커스 경도의 조건을 충족시키는 금속 조직이 확대되어 있어도 된다.In other words, when D is the diameter of the overlapping
자동차의 충돌이 생긴 경우, 면내 인장 응력의 방향은, 스폿 용접 금속(2, 2)사이를 연결하는 방향(스폿 용접 금속(2, 2)의 중심끼리를 연결하는 방향)에 대하여 반드시 평행하지는 않다. 즉, 일정한 각도를 갖는(경사 방향으로 응력이 가해지는) 경우가 있다. 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)의 폭이 1.0×D 있으면, 면내 인장 응력의 부가 방향이 스폿 용접 금속(2, 2) 사이를 연결하는 방향에 대하여 일정한 각도가 된 경우(경사 방향으로 응력이 가해진 경우)라도, 변형이 집중될 수 있는 HAZ 연화부로의 변형 집중이 억제된다. 그 결과, HAZ 연화부에서의 파단이 더 억제된다.When an automobile collision occurs, the direction of the in-plane tensile stress is not necessarily parallel to the direction connecting the
한편, 제1 영역(51), 제2 영역(52)의 폭이 1.0×D 미만이면, 면내 인장 응력의 방향이, 스폿 용접 금속(2, 2) 사이를 연결하는 방향에 대하여 일정한 각도를 갖는(경사 방향으로 응력이 가해지는) 경우에는, 충분한 효과를 얻지 못하는 것이 우려된다.On the other hand, when the width of the
제1 강판(11)의 평균 경도는, 하중을 1.0kgf로 한 비커스 경도계를 사용하여 측정한다.The average hardness of the
경질 마르텐사이트 조직을 포함하는 강판으로는, 용접 열영향을 받은 부분의 경도는, 용접 전의 경도보다 낮아진다. 이 때문에, 제1 강판(11)의 경도는, 제1 강판(11)의 용접에 의한 열영향을 받지 않는 위치의 경도를 측정하고, 그의 평균값을 사용한다. 용접에 의한 열영향을 받지 않는 위치로서, 예를 들어 스폿 용접 금속(2)으로부터, 다른 용접 금속이 없는 방향으로 15mm 이상 이격된 위치의 경도를 측정하면 된다.In a steel sheet containing a hard martensitic structure, the hardness of the portion affected by welding heat is lower than the hardness before welding. For this reason, the hardness of the
구체적으로는, 비커스 경도계를 사용하여, 하중을 1.0kgf로 하여, 용접에 의한 열영향을 받지 않는 10개소의, 제1 강판(11)의 표면으로부터 판 두께의 1/8의 위치, 3/8의 위치, 5/8의 위치, 7/8의 위치 경도를 측정하고, 그의 평균값을 사용한다.Specifically, using a Vickers hardness tester, with a load of 1.0 kgf, 10 locations that are not affected by heat by welding, 1/8 of the sheet thickness from the surface of the
제1 영역(51) 및 제2 영역(52)의 제1 강판(11)의 표면으로부터의 두께 및 그것들의 평균 비커스 경도에 대해서는, 하중 100gf로 한 비커스 경도계를 사용하여, 제1 강판의 판 두께 방향 단면에 대하여, 연마와 비커스 경도의 측정을 반복하고, 스폿 용접 금속(2, 2)에 끼워지는 범위의 비커스 경도 분포를 얻는다. 이 분포에 기초하여, 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)의 두께 및 그것들의 평균 비커스 경도를 산출한다.For the thickness of the
비커스 경도의 분포는, 구체적으로는 이하의 방법으로 측정한다.Distribution of the Vickers hardness is specifically measured by the following method.
먼저, 2개의 스폿 용접 금속의 중심을 통과하는 제1 강판(11)의 판 두께 방향 단면(도 2에 도시하는 A-A 단면)이 측정면으로 되도록 샘플을 채취한다.First, a sample is taken so that the cross section (A-A cross section shown in Fig. 2) of the
이 측정면에 대하여, 제1 강판(11)의 판 두께 방향에는, 제1 강판(11)의 표면 및 중첩면으로부터 각각 0.1mm의 위치 및 그 사이를 5등분한 위치에 대하여 비커스 경도의 측정을 행한다. 이 측정을, 폭 방향(스폿 용접 금속(2)과 다른 한쪽의 스폿 용접 금속(2)을 연결하는 방향)으로 0.5mm 간격으로 반복하여 행한다.With respect to this measurement plane, in the plate thickness direction of the
그 후, 샘플을 0.5mm 연마하고, 현출된 단면(도 2에 도시하는 B-B 단면)에 대하여, 상기와 마찬가지의 비커스 경도 측정을 행한다.Thereafter, the sample is polished to a thickness of 0.5 mm, and the same Vickers hardness measurement as described above is performed on the raised cross section (B-B cross section shown in Fig. 2).
또한, 단면에 스폿 용접 금속(2)이 포함되지 않게 될 때까지 연마 및 비커스 경도의 측정을 행하고, 스폿 용접 금속(2, 2)사이에 있어서의 제1 강판(11)의 비커스 경도 분포를 얻는다. 경도는 반대측의 단면도 동등하다고 생각되기 때문에, 상기한 바와 같이 절반의 단면에 대하여 측정을 행하면 된다.Further, polishing and Vickers hardness measurement are performed until the cross section does not contain the
용접에 제공되는 제1 강판(11)이 경질 마르텐사이트를 포함하는지 여부는, 제1 강판(11)의 용접에 의한 열영향을 받지 않는 위치의 표면으로부터 판 두께의 1/8의 위치, 3/8의 위치, 5/8의 위치, 7/8의 위치의 각 5개소로부터 채취한 샘플에 대하여, 레페라 부식액을 사용하여 에칭 처리하고, 광학 현미경에 의해 1000배의 배율로 100㎛ 사방의 시야를 관찰하여 판단하면 된다. 관찰 시야 내에서, 백색 내지 적갈색으로 보이는 것이 마르텐사이트이며, 마르텐사이트 중, 탄화물이 포함되어 있는 마르텐사이트를 경질 마르텐사이트, 탄화물이 포함되지 않은 마르텐사이트를 템퍼링 마르텐사이트라고 판단한다.Whether or not the
또한, 제1 영역(51)의 템퍼링 마르텐사이트의 면적률 및 제2 영역(52)의 경질 마르텐사이트의 면적률은, 상술한 비커스 경도의 측정면과 동일한 면에 있어서, 대상으로 되는 영역(제1 영역이면 식 (1)을 충족시키는 영역, 제2 영역이면 식 (2)를 충족시키는 영역)에 대하여, 5개소로부터 채취한 샘플에 대하여, 레페라 부식액을 사용하여 에칭 처리하고, 광학 현미경에 의해 1000배의 배율로 100㎛ 사방의 시야를 관찰하고, 관찰 시야 내에서, 백색 내지 적갈색으로 보이는 것이 마르텐사이트인 것으로 하여 마르텐사이트의 면적률을 측정한다. 관찰한 시야의 마르텐사이트 면적률을 평균함으로써, 제1 영역(51) 및 제2 영역(52)의 마르텐사이트 면적률이 얻어진다. 그 후, 동일한 샘플을 이용하여, 피크럴을 이용하여 에칭 처리하고, 광학 현미경에 의해 1000배의 배율로 100㎛ 사방의 시야를 관찰하고, 관찰 시야 내에서, 탄화물이 포함되어 있는 마르텐사이트를 경질 마르텐사이트, 탄화물이 포함되지 않은 마르텐사이트를 템퍼링 마르텐사이트로 하여, 마르텐사이트 중 템퍼링 마르텐사이트 및 경질 마르텐사이트의 각각의 비율을 구한다.In addition, the area ratio of tempered martensite in the
본 실시 형태에서는, 스폿 용접에 의해 용접 금속이 형성된 스폿 용접 조인트를 대상으로 하고 있다. 스폿 용접은, 점용접이라고도 불리며, 중첩된 2매의 강판을 점으로 연결하는 용접이다. 스폿 용접의 수단으로서는, 아크 스폿 용접, 저항 스폿 용접, 레이저 스폿 용접을 들 수 있다. 이에 대해, 선상으로 행해지는 용접을 연속 용접이라고 한다. 연속 용접의 수단으로서는, 아크 용접, 레이저 용접, 심 용접 등을 들 수 있다. 점용접은, 연속 용접에 비하여, 용접 면적이 적기 때문에, 시공 시간이 단시간이며, 또한 전력 절약이다. 즉, 점용접은 생산성이 우수하다.In this embodiment, a spot welded joint in which a weld metal is formed by spot welding is targeted. Spot welding, also called spot welding, is welding that connects two overlapping steel sheets at points. As means of spot welding, arc spot welding, resistance spot welding, and laser spot welding are exemplified. On the other hand, welding performed in a linear manner is referred to as continuous welding. As a means of continuous welding, arc welding, laser welding, seam welding, etc. are mentioned. Compared to continuous welding, spot welding has a smaller welding area, so the construction time is shorter and it is power saving. That is, spot welding is excellent in productivity.
상기에서는, 스폿 용접 금속(2)이 저항 스폿 용접의 너깃인 경우에 대해서 설명하였지만, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)는 스폿 용접 금속(2)이 저항 스폿 용접의 너깃인 저항 스폿 용접 조인트에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스폿 용접 금속(2)이 레이저 스폿 용접에 의해 형성되어도 되고, 스폿 용접 금속(2)이 아크 스폿 용접에 의해 형성되어도 된다.In the above, the case where the
본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)에서는, 예를 들어 제1 강판(11)이 해트 부재이며, 제2 강판(12)이 클로징 플레이트이며, 2개의 스폿 용접 금속(2)은, 해트 부재의 플랜지부와 클로징 플레이트와의 중첩부에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성이면, 구조 부재로서의 강도 및 내충돌 성능의 향상에 특히 유효하게 작용한다.In the spot welded joint 1 according to the present embodiment, for example, the
또한, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)는, 2개의 스폿 용접 금속(2)을 갖고, 2개의 스폿 용접 금속(2, 2)끼리의 사이의 영역이 상기 관계를 충족하고 있으면, 그 효과는 얻어진다. 자동차 골격 부품 등에 적용되는 경우, 복수의 (2 또는 그 이상의) 스폿 용접 금속이 형성된다. 2를 초과하는 스폿 용접 금속이 형성되는 경우에도, 대상으로 하는 2개의 스폿 용접 금속의 사이의 영역이 상기 관계를 갖고 있으면, 그 영역에 대해서는 효과가 얻어진다. 2를 초과하는 스폿 용접 금속을 갖는 경우에는, 특히 면내 인장 응력이 걸리는 것이 상정되는 부위에 있어서, 2개의 스폿 용접 금속(2) 끼리의 사이가 상기 관계를 충족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 모든 스폿 용접 금속(2) 사이에 있어서, 상기와 같은 경도의 관계를 충족하면, 고강도 강판의 면내의 어느 방향과 장소에 인장 응력이 부하되어도 HAZ 연화부에서의 파단을 억제할 수 있으므로 더 바람직하다.Further, the spot welded joint 1 according to the present embodiment has two
본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트(1)는, A 필러나 사이드 실 또는 B 필러 등에 적용할 수 있다. 예를 들어 B 필러에서는, 해트 부재의 플랜지부에 있어서, 클로징 플레이트와, 스폿 용접 금속에 의해 접합된다. B 필러의 스폿 용접 금속간에 있어서, 상기 관계를 충족하면, 자동차의 충돌 시에 플랜지부에 면내 인장 응력이 부하된 경우라도, HAZ 연화부였던 부위에서의 파단을 억제할 수 있다.The spot welded joint 1 according to this embodiment can be applied to an A-pillar, a side sill, or a B-pillar. For example, in the B-pillar, the flange portion of the hat member is joined to the closing plate by a spot weld metal. Between the spot weld metals of the B-pillar, if the above relationship is satisfied, even when an in-plane tensile stress is applied to the flange portion at the time of a vehicle collision, breakage at the portion that was the HAZ softening portion can be suppressed.
제1 강판(11) 및/또는 제2 강판(12)은, 도금 강판이어도 된다. 이 경우 내식성이 향상된다. 도금 강판으로서는, 예를 들어 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판, 알루미늄 도금 강판 등이 예시된다.The
다음에, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the spot welded joint according to this embodiment will be described.
본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는, 이하의 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 제조 방법은,The spot welded joint according to the present embodiment can be manufactured by a manufacturing method including the following steps. That is, the manufacturing method of the spot welded joint according to the present embodiment,
(I) 평균 비커스 경도 HVbase가 350HV 이상인, 경질 마르텐사이트를 포함하는 제1 강판과, 제2 강판을 중첩하고,(I) overlapping a first steel sheet containing hard martensite having an average Vickers hardness HVbase of 350 HV or more and a second steel sheet;
(II) 중첩된 상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하는 복수의 스폿 용접 금속을 형성하고,(II) forming a plurality of spot weld metals joining the superimposed first steel plate and the second steel plate;
(III) 상기 제1 강판의, 상기 2개의 스폿 용접 금속끼리의 사이 또한 제2 강판측의 면으로부터 0.1mm의 범위에 템퍼링을 행함과 동시에, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위에 ??칭을 행하는(III) Tempering is performed in a range of 0.1 mm from the surface on the side of the second steel plate between the two spot weld metals of the first steel plate, and between the two spot weld metals and the second steel plate Quenching is performed in the range of 0.1 mm from the surface opposite to the side surface.
공정을 갖는다.have a fair
평균 비커스 경도 HVbase가 350HV 이상인, 경질 마르텐사이트를 포함하는 제1 강판(11)과, 제2 강판(12)은, 각각 공지된 강판을 사용할 수 있다.For the
이들의 강판을 중첩하여 스폿 용접을 행하고, 스폿 용접 금속을 형성하여 용접 조인트로 한다. 스폿 용접 조건은 한정되지 않고, 통상의 조건으로 하면 된다.These steel plates are overlapped and spot welding is performed to form a spot weld metal to form a welded joint. The spot welding conditions are not limited, and may be normal conditions.
스폿 용접 후, 레이저 조사에 의해 제1 강판의 일부에 ??칭을 행함과 함께 일부에 템퍼링을 행하고, 제1 영역 및 제2 영역을 형성한다.After spot welding, part of the first steel sheet is quenched by laser irradiation, and part of the first steel sheet is tempered to form a first region and a second region.
??칭을 행하는 경우에는, 대상으로 하는 영역의 온도를 Ac1℃ 초과로 높일 필요가 있다. 바람직하게는 Ac1+30℃ 이상이다. 단, ??칭 영역의 온도를 너무 높게 하면, 열전도에 의해, 템퍼링을 행할 필요가 있는 영역도 또한 ??칭 영역이 되어 버린다. 그 때문에, 판 두께에 따른 입열 컨트롤이 필요하다.When quenching is performed, it is necessary to raise the temperature of the target region to more than Ac1°C. Preferably it is Ac1+30 degreeC or more. However, if the temperature of the quenching region is too high, the region that needs to be tempered will also become a quenching region due to heat conduction. Therefore, heat input control according to the plate thickness is required.
한편, 템퍼링을 행하는 경우에는, 대상으로 하는 영역의 온도를 Ac1℃ 미만의 온도로 가열할 필요가 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 가열된 영역은, 템퍼링 마르텐사이트로 되고, Ac1℃까지는 온도 상승에 따라 경도가 감소한다. 한편, 가열 온도가 Ac1℃를 초과하면, 조직이 오스테나이트로 변태한다. 이 오스테나이트는, 냉각 시에 다시 경질 마르텐사이트로 변태하므로, Ac1℃ 초과로 가열된 부위에서는, 높은 경도를 나타낸다.On the other hand, when tempering is performed, it is necessary to heat the temperature of the target region to a temperature lower than Ac1°C. As shown in Fig. 3, the heated region becomes tempered martensite, and the hardness decreases with the increase in temperature up to Ac1 °C. On the other hand, when the heating temperature exceeds Ac1°C, the structure transforms into austenite. Since this austenite transforms into hard martensite again during cooling, high hardness is exhibited at a site heated above Ac1°C.
이것을 이용하여, 제1 강판의 표면(제2 강판과는 반대인 면)측으로부터 레이저 조사를 행하고, 제1 강판의 표면 부근의 온도를 Ac1℃ 초과가 되도록 가열하고, 그 반대의 면 부근의 온도를 Ac1℃ 이하로 되도록 가열하면, 소정의 제1 영역 및 제2 영역을 형성할 수 있다.Using this, laser irradiation is performed from the surface side of the first steel sheet (surface opposite to the second steel sheet), the temperature near the surface of the first steel sheet is heated to exceed Ac1°C, and the temperature near the opposite surface When is heated to Ac1° C. or less, a predetermined first region and a second region can be formed.
상기와 같은 가열을 행하는 경우, 판 두께 방향으로 경도 분포를 부여하기 위해서는, 극 표층에만 입열시키고, 깊이 방향에는 열전도에 의해 열을 부여할 필요가 있다. 또한, 목적의 영역 외까지 가열하면 목적의 영역에서의 방열이 불충분해져 템퍼링 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다.In the case of performing the above heating, in order to impart a hardness distribution in the plate thickness direction, it is necessary to input heat only to the extreme surface layer and apply heat in the depth direction by heat conduction. In addition, when heating to outside the target region, heat dissipation in the target region becomes insufficient, and a tempered structure may not be obtained.
예를 들어, 고주파 유도 가열에서는, 일정한 깊이까지 입열되어 버리므로, 바람직한 경도 분포가 얻어지지 않는다. 또한, 가스 가열이나 아크 가열에서는, 특정한 영역만을 겨냥하여 가열하는 것이 곤란하다.For example, in high-frequency induction heating, since heat is input to a certain depth, a desirable hardness distribution cannot be obtained. Further, in gas heating or arc heating, it is difficult to target and heat only a specific region.
그 때문에, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 제조 방법에서는, 레이저 빔의 조사에 의해 가열을 행한다. 용접 금속간 전체를 가열하기 위해, 용접 금속 직경 이상의 빔 폭을 갖는 레이저 빔을 일정한 속도로 이동시키면서 가열하는 것이 바람직하다.Therefore, in the manufacturing method of the spot welded joint according to the present embodiment, heating is performed by irradiation of a laser beam. In order to heat the entire weld metal, it is preferable to heat while moving a laser beam having a beam width equal to or larger than the diameter of the weld metal at a constant speed.
레이저의 조사 조건은, 특별히 한정되지는 않으며, 제1 강판의 판 두께, 얻고자 하는 제1 영역 또는 제2 영역의 두께 등에 의해 결정하면 되지만, 예를 들어 이하의 조건이 예시된다.The laser irradiation conditions are not particularly limited, and may be determined by the sheet thickness of the first steel sheet, the thickness of the first region or the second region to be obtained, and the like. For example, the following conditions are exemplified.
예시되는 조건conditions exemplified
ㆍ발진기의 종류: 반도체 레이저ㆍType of oscillator: semiconductor laser
ㆍ출력: 500 내지 3000WㆍOutput: 500 to 3000W
ㆍ빔 형상: 조사면에 있어서, 폭 방향: 4 내지 10mm, 진행 방향: 0.5 내지 3mm의 직사각형ㆍBeam shape: Rectangular width direction: 4 to 10 mm, travel direction: 0.5 to 3 mm in the irradiation surface
ㆍ레이저 이동 속도: 50 내지 500㎝/minㆍLaser movement speed: 50 to 500 cm/min
이러한 레이저 조사에 의해, 제1 강판의, 2개의 스폿 용접 금속끼리의 사이 또한 제2 강판측의 면으로부터 0.1mm의 범위에 템퍼링을 행함과 동시에, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위에 ??칭을 행할 수 있다.By such laser irradiation, tempering is performed in the range of 0.1 mm from the surface on the side of the second steel plate between the two spot weld metals of the first steel plate, and also between the two spot weld metals and the second Quenching can be performed in the range of 0.1 mm from the surface opposite to the surface on the steel plate side.
실시예Example
이하에, 본 개시를 도면 및 표를 참조하여 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는, 본 개시의 효과를 확인하기 위한 일례이며, 본 개시를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present disclosure will be specifically described by way of examples with reference to drawings and tables. These examples are examples for confirming the effect of the present disclosure, and do not limit the present disclosure.
먼저, 판 두께 2.0mm의 강판을 950℃의 노((爐)에 5분 유지한 후, 수랭 금형에 의해 핫 스탬프함으로써 ??칭 처리를 하였다. ??칭 후에는, 쇼트 블라스트를 사용하여 강판 표면의 산화 스케일을 제거하였다. 사용한 강판의 ??칭 후의 비커스 경도는 표 1에 나타내는 바와 같았다. 또한, 이 강판은, 경질 마르텐사이트를 포함하는 조직을 갖고 있었다.First, a steel sheet having a thickness of 2.0 mm was held in a furnace at 950 ° C. for 5 minutes, and then quenched by hot stamping with a water cooling mold. After quenching, the steel sheet was shot blasted. Oxidized scale on the surface was removed The Vickers hardness of the steel sheet used after quenching was shown in Table 1. In addition, this steel sheet had a structure containing hard martensite.
다음에, 상기 강판으로부터, 도 4에 도시하는 바와 같은 표점간 거리가 50mm, 평행부 폭 25mm인 인장 시험편을 채취하였다. 또한, 동 강판으로부터 한 변이 25mm인 정사각형의 탭판을 채취하였다.Next, a tensile test piece having a gauge-to-gauge distance of 50 mm and a parallel section width of 25 mm as shown in FIG. 4 was taken from the steel sheet. Further, a square tap plate with one side of 25 mm was taken from the steel plate.
도 4에 도시하는 바와 같이, 채취한 인장 시험편의 평행부에 탭판을 얹고, 각 탭판 중앙부에 대하여, 단상 교류 스포트 용접기를 사용하여, 이하에 나타내는 조건에서 저항 스폿 용접을 행하였다.As shown in Fig. 4, a tab plate was placed on the parallel portion of the sampled tensile test piece, and resistance spot welding was performed on the central portion of each tab plate using a single-phase alternating current spot welding machine under the conditions shown below.
전극: DR형 전극(선단φ6mm R40)Electrode: DR type electrode (tip φ6mm R40)
가압력: 400kgfPressing force: 400kgf
통전 시간: 24cycEnergization time: 24cyc
저항 스폿 용접에 의해, 인장 시험편과 탭판의 사이에는, 너깃 직경이 4×√t(t: 인장 시험편의 판 두께(mm))인 용접 금속이 2개소 형성되었다.By resistance spot welding, two weld metals having a nugget diameter of 4 x √t (t: sheet thickness (mm) of the tensile test piece) were formed between the tensile test piece and the tab plate.
스폿 용접 후의 시험체(조인트 No.1 내지 5, 11, 12)에 대하여, 인장 시험 편측으로부터 레이저를 조사하고, 평행부의 폭 방향 중앙부가 빔의 중심과 일치하도록 긴 변 방향에 대해서는 평행부 전체에 걸쳐 열처리를 실시하였다. 조인트 No.6 내지 10에 대해서는 레이저 조사를 행하지 않았다.For the test specimens (joints No. 1 to 5, 11, and 12) after spot welding, a laser was irradiated from one side of the tensile test, and the central part in the width direction of the parallel part coincided with the center of the beam over the entire parallel part in the long side direction. Heat treatment was performed. Laser irradiation was not performed on joints Nos. 6 to 10.
조인트 No.1 내지 5로의 레이저 조사 조건은 이하와 같이 하였다.The laser irradiation conditions to the joints No. 1 to 5 were carried out as follows.
ㆍ발진기의 종류: 반도체 레이저ㆍType of oscillator: semiconductor laser
ㆍ출력: 1200WㆍOutput: 1200W
ㆍ빔 형상: 조사면에 있어서, 폭 방향: 8mm, 진행 방향: 1mm의 직사각형ㆍBeam shape: Rectangular in the irradiation surface, width direction: 8 mm, travel direction: 1 mm
ㆍ레이저 이동 속도: 250㎝/minㆍLaser movement speed: 250 cm/min
또한, 조인트 No.11에 대한 레이저 조사 조건은 이하와 같이 하였다.In addition, the laser irradiation conditions for joint No. 11 were as follows.
ㆍ발진기의 종류: 반도체 레이저ㆍType of oscillator: semiconductor laser
ㆍ출력: 700WㆍOutput: 700W
ㆍ빔 형상: 조사면에 있어서, 폭 방향: 8mm, 진행 방향: 1mm의 직사각형ㆍBeam shape: Rectangular in the irradiation surface, width direction: 8 mm, travel direction: 1 mm
ㆍ레이저 이동 속도: 130㎝/minㆍLaser moving speed: 130cm/min
또한, 조인트 No.12에 대한 레이저 조사 조건은 이하와 같이 하였다.In addition, the laser irradiation conditions for joint No. 12 were as follows.
ㆍ발진기의 종류: 반도체 레이저ㆍType of oscillator: semiconductor laser
ㆍ출력: 750WㆍOutput: 750W
ㆍ빔 형상: 조사면에 있어서, 폭 방향: 8mm, 진행 방향: 1mm의 직사각형ㆍBeam shape: Rectangular in the irradiation surface, width direction: 8 mm, travel direction: 1 mm
ㆍ레이저 이동 속도: 80㎝/minㆍLaser moving speed: 80cm/min
그 후, 소정의 크기의 제1 영역 및 제2 영역이 형성되어 있었는지 여부, 형성되어 있는 경우에는 제1 영역 및 제2 영역의 평균 비커스 경도, 및 템퍼링 마르텐사이트 또는 경질 마르텐사이트의 면적률을 상술한 방법으로 조사하였다. 측정면은, 시험체의 폭 방향 중앙의 두께 방향 단면으로 하였다.After that, whether or not the first region and the second region of a predetermined size have been formed, if formed, the average Vickers hardness of the first region and the second region, and the area ratio of tempered martensite or hard martensite It was investigated by the method described above. The measurement plane was made into a cross section in the thickness direction at the center of the width direction of the test body.
또한, 각 시험체에 대하여 인장 시험을 실시해(면내 인장 응력을 부하해), 파단 위치를 조사하였다. 인장 시험 시의 인장 속도는 10mm/min으로 하였다.In addition, a tensile test was performed on each test body (in-plane tensile stress was applied) to investigate the fracture location. The tensile speed at the time of the tensile test was 10 mm/min.
결과를 표 1에 나타낸다.The results are shown in Table 1.
조인트 No.1 내지 5(본 발명예)에서는, 중첩면으로부터 0.1mm의 범위(제1 영역)가 템퍼링되고, 식 (1)을 충족하고 있으며, 또한 표면으로부터 0.1mm의 범위(제2 영역)는 ??칭되어, 식 (2)를 충족하고 있었다. 그 결과, HAZ 연화부에서의 균열이 보이지 않았다.In joints No. 1 to 5 (examples of the present invention), a range of 0.1 mm from the overlapping surface (first area) is tempered, satisfying Expression (1), and a range of 0.1 mm from the surface (second area). was called ?? and satisfied Expression (2). As a result, no cracks were observed in the HAZ softening zone.
한편, 조인트 No.6 내지 10(비교예)은 레이저 조사를 행하지 않은 것으로, 조인트 No.1 내지 5의 제1 영역 또는 제2 영역에 대응하는 범위에 있어서, 식 (1), 식 (2)를 충족하지 않았다. 그 결과, 인장 시험에 있어서, HAZ 연화부에서의 균열이 되었다.On the other hand, joints Nos. 6 to 10 (comparative examples) were not subjected to laser irradiation, and in the range corresponding to the first area or the second area of joints Nos. 1 to 5, equations (1) and (2) did not meet As a result, cracks occurred in the HAZ softening zone in the tensile test.
조인트 No.11 내지 12(비교예)은 레이저 조사를 행하였지만, 레이저 조사 조건이 바람직하지 않았다. 그 결과, 비교예 11은 입열 부족에 의해 제1 영역에서 HAZ 연화부가 명료하게 잔존하고 있고, HAZ 연화부에서의 파단이 되었다. 비교예 12도 또한 입열 부족이며, 제2 영역은 식 (2)를 충족하도록 ??칭되었지만, 제1 영역에서는 템퍼링 부족이 되고, 제1 영역에 있어서 식 (1)을 충족하지 않고, 또한 상기 제1 영역에 있어서의 비커스 경도의 최댓값과 최솟값의 차가 80 이상이 되었다. 그 결과, 인장 시험에 있어서, HAZ 연화부에서의 균열이 되었다.Joints Nos. 11 to 12 (comparative examples) were subjected to laser irradiation, but the laser irradiation conditions were not favorable. As a result, in Comparative Example 11, the HAZ softened portion clearly remained in the first region due to insufficient heat input, and the HAZ softened portion was broken. Comparative Example 12 also lacks heat input, and the second region is quenched to satisfy Expression (2), but the first region becomes insufficient in tempering, and does not satisfy Expression (1) in the first region, and also the above The difference between the maximum value and minimum value of the Vickers hardness in the first region was 80 or more. As a result, cracks occurred in the HAZ softening zone in the tensile test.
1: 스폿 용접 조인트
2: 스폿 용접 금속
3: 중첩면
11: 제1 강판
12: 제2 강판
51: 제1 영역
52: 제2 영역1: spot welding joint
2: spot welding metal
3: overlapping plane
11: first steel plate
12: second steel plate
51 first area
52 second area
Claims (4)
상기 제1 강판에 겹쳐진 제2 강판과,
상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하고 있는 2개의 스폿 용접 금속
을 포함하고,
상기 2개의 스폿 용접 금속을 포함하는 상기 제1 강판의 판 두께 방향의 모든 단면에 있어서,
상기 제1 강판이,
상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면으로부터 상기 제1 강판의 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제1 영역과,
상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이, 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 상기 판 두께 방향으로 0.1mm의 범위에 형성된 제2 영역을 갖고,
상기 제1 영역의 금속 조직이 템퍼링 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 상기 제1 영역의 평균 비커스 경도 HV1과 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (1)을 충족하고,
상기 제2 영역의 금속 조직이 경질 마르텐사이트를 50면적% 이상 포함하고, 상기 제2 영역의 평균 비커스 경도 HV2와 상기 제1 강판의 평균 비커스 경도 HVbase가, 하기 식 (2)를 충족시키는,
것을 특징으로 하는 스폿 용접 조인트.
A first steel sheet containing hard martensite having an average Vickers hardness HVbase of 350 HV or more;
A second steel plate overlapping the first steel plate;
Two spot weld metals joining the first steel plate and the second steel plate
including,
In all cross sections in the sheet thickness direction of the first steel sheet including the two spot weld metals,
The first steel plate,
A first region formed between the two spot weld metals and in a range of 0.1 mm in the sheet thickness direction of the first steel sheet from the surface on the side of the second steel sheet;
A second region formed in a range of 0.1 mm in the sheet thickness direction from a surface opposite to the surface on the side of the second steel sheet between the two spot weld metals,
The metal structure of the first region contains 50 area% or more of tempered martensite, and the average Vickers hardness HV1 of the first region and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy the following formula (1),
The metal structure of the second region contains 50 area% or more of hard martensite, and the average Vickers hardness HV2 of the second region and the average Vickers hardness HVbase of the first steel sheet satisfy the following formula (2),
A spot welded joint, characterized in that.
것을 특징으로 하는 스폿 용접 조인트.The method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the first region in the sheet thickness direction is 30 to 70% of the sheet thickness of the first steel sheet.
A spot welded joint, characterized in that.
중첩된 상기 제1 강판과 상기 제2 강판을 접합하는 2개의 스폿 용접 금속을 형성하고,
레이저 조사에 의해, 상기 제1 강판의, 상기 2개의 스폿 용접 금속끼리의 사이 또한 제2 강판측의 면으로부터 0.1mm의 범위에 템퍼링을 행함과 동시에, 상기 2개의 스폿 용접 금속의 사이 또한 상기 제2 강판측의 면과는 반대의 면으로부터 0.1mm의 범위에 ??칭을 행하는,
것을 특징으로 하는 스폿 용접 조인트의 제조 방법.A first steel sheet containing hard martensite having an average Vickers hardness HVbase of 350 HV or more and a second steel sheet are overlapped,
Forming two spot weld metals joining the overlapped first steel plate and the second steel plate,
By laser irradiation, tempering is performed in a range of 0.1 mm from the surface of the first steel plate between the two spot weld metals and the second steel plate side, and also between the two spot weld metals. 2 Perform quenching in the range of 0.1 mm from the surface opposite to the surface on the steel plate side,
Method for manufacturing a spot welded joint, characterized in that.
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