CN100509260C

CN100509260C - 实芯焊丝

Info

Publication number: CN100509260C
Application number: CNB2007101034908A
Authority: CN
Inventors: 铃木励一; 梅原悠; 中野利彦
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: JP2008018435A; CN101104230A; TWI316885B; JP5001595B2; KR100896374B1; KR20080006471A; TW200806415A

Abstract

本发明的实芯焊丝，含有C为0.005～0.060质量%、Si为0.60～1.00质量%、Mn为1.10～1.65质量%、S为0.045～0.090质量%、O为0.0015～0.0100质量%、并且所述C和所述S的含量的合计为0.125质量%以下，含有P在0.017质量%以下，余量是Fe及不可避免杂质，在所述杂质中，Ti限制在0.15质量%以下、B限制在0.0050质量%以下、N限制在0.0075质量%以下，此外Cr、Ni、Al、Nb、V、Zr、La及Ce分别限制在0.20质量%以下。本发明的实芯焊丝，既将焊接的成本上升抑制在最小限度，焊丝的进给稳定性、耐烧穿性、耐咬边性、耐裂纹性也优异，熔渣和飞溅也难以发生，且具有与母材同等以上的焊接金属的硬度，难以发生脆弱破坏。

Description

实芯焊丝

技术领域

本发明涉及用于电弧焊的实芯焊丝，更详细地说涉及能够适用于薄板电弧焊的碳钢的实芯焊丝。

背景技术

近年来，从环境问题的观点出发有关汽车的油耗改善的要求增强。为了与之相应而使用的钢板，由现有的抗拉强度300MPa以下的软钢替换为抗拉强度400MPa以上的高强度的钢板，以降低板厚，试图实现轻量化。

在此若降低板厚，虽然在点焊法中几乎没有问题，但是在弧焊法中由于电弧热而导致钢板熔化穿孔，或是说容易发生烧穿。

另外，钢板的高强度化一般要通过轧制时的冷却控制和增加在钢板中添加的元素量来达成，但是添加到钢板中的元素的增加会提高电弧焊时的熔池的粘性，融合性劣化而损失焊接止端部厚度，或是说容易发生咬边(undercut)。

再有在焊接施行方面，若为了提高焊接能率而加大焊接速度，则相对于熔池来说电弧先行，电弧将容易直接碰到熔融面，由此容易发生烧穿。另外，即使达到不烧穿，在熔融到被焊接板材的里侧(也称熔深penetration)时，高温裂纹极容易发生。

例如在特开2001—96392号公报中记载的主旨是，通过使用规定了电阻抗率的0.9mm以下的细径的焊丝，使熔敷量附近的热能减少，从而难以烧穿(即提高耐烧穿性)。

另外，例如在特许第2922814号公报中记载的主旨是，规定焊丝的Si+Mn、Si×(Si+Mn)，并在Ar中含有极少量(3～7％)的O₂气体，由此提高耐烧穿性。这一技术是基于如下两种效果的协同效果：通过适度提高焊丝的电阻抗率，使熔敷量附近的热能减少的效果，和提高保护气体的Ar的比率，从而减小熔深的效果。

另外，例如在特开平9—94667号公报和特许第3345883号公报中，记载的主旨是使用在前端装配了陶瓷的特殊的焊接馈电芯片。这是为了通过提高在焊接馈电芯片的前端的通电点和电弧发生点之间发生的电阻抗放热而使熔敷量附近的热能减少，由此提高耐烧穿性，同时由于电流降低，电弧力被抑制，因此抑制了咬边的发生(即提高耐咬边性)。

此外，例如在特开2005—254284号公报中记载的主旨是，作为保护气体使用Ar和CO₂，并使其中混合大量(5.5～15％)的O₂，从而改变熔池的对流方向，由此提高耐咬边性。

还有，一直以来经验性地已知通过向下立焊能够提高耐烧穿性和耐咬边性，但是在焊接位置限定上，若向下角度过剩则焊珠的垂落和飞溅的大量发生，因此存在控制困难这样的问题。

然而，在特开2001—96392号公报中记载的这种细径的焊丝，因为是细径所以容易纵弯曲，且焊丝的进给稳定性差，因此有焊接作业性不良这样的问题。另外，因为这种细径的焊丝成本高，所以也牵扯到焊接的成本上升这样的问题。

另外，特许第2922814号公报中记载的焊丝单体不能解决耐烧穿性差这样的问题。另外若像这样提高保护气体Ar的比率，则保护气体的成本变高，因此会牵扯到焊接成本上升这样的问题。

另一方面，由于使用特开平9—94667号公报和特许第3345883号公报中记载的这种特殊的焊接馈电芯片，所以芯片的成本变高，因此关系到焊接的成本上升。

而且，在特开2005—254284号公报中记载的电弧焊接方法中，由于使用特殊的保护气体而保护气体的成本变高，因此有焊接的成本上升这样的问题，另外，由于氧量多，所以熔渣和飞溅大量发生。熔渣和飞溅的存在会带来焊接部的涂装性劣化。此外，随着焊接金属所含的氧量大幅增加，夹杂物增加，也有高温裂纹容易发生这样的问题。

而且，除了上述的问题以外，为了进行通用性的某种一般性的薄板焊接，就要求具有与母材同等以上的焊接金属的硬度，不会发生脆性破坏，具有使焊接圆滑进行的良好的进给稳定性。

发明内容

本发明鉴于上述课题而进行，其目的在于，提供一种实芯焊丝，该实芯焊丝将焊接的成本上升抑制在最小限度，焊丝的进给稳定性、耐烧穿性、耐咬边性、耐裂纹性优异，熔渣及飞溅难以发生且与母材具有同等以上的焊接金属的硬度，从而不会引起脆性破坏。

解决了所述课题的本发明的实芯焊丝，是一种为了进行电弧焊而使用的实芯焊丝，其含有C为0.005～0.060质量％、Si为0.60～1.00质量％、Mn为1.10～1.65质量％、S为0.045～0.090质量％、O为0.0015～0.0100质量％、并且所述C和所述S的含量的合计为0.125质量％以下，含有P在0.017质量％以下，余量是Fe及不可避免杂质，在所述杂质中，Ti限制在0.15质量％以下、B限制在0.0050质量％以下、N限制在0.0075质量％以下，此外Cr、Ni、Al、Nb、V、Zr、La及Ce分别限制在0.20质量％以下。

本发明的实芯焊丝，通过将C、Si、Mn、S、O的含量限定在特定的范围，能够使熔池的粘性和表面张力大幅降低，在电弧焊接时能够使熔池形成得深。由此能够获得缓和电弧力的障壁作用，可以使熔深降低，因此能够提高耐烧穿性。

另外，因为本发明的实芯焊丝使熔池的粘性和表面张力大幅降低，所以即使有咬边发生的情况下，熔池中熔融的焊接金属在重力作用下仍能够流入该咬边的部分，因此能够直至焊接处凝固而不会发生咬边(即能够提高耐咬边性)。

而且，本发明的实芯焊丝使S的含量和O的含量适当化，因而难以发生熔渣和飞溅，通过使C的含量、S的含量、C和S的合计含量、P的含量以及C和S的合计含量适当化，能够使耐裂纹性提高。

此外，本发明的实芯焊丝，通过在特定的范围内含有特定种类的杂质，从而能够进一步防止熔池的粘性和表面张力变高，所以能够进一步防止在电弧焊接时熔池变浅。因此，能够更为确实地获得缓和电弧力的障壁作用，能够使熔深降低，因此能够提高耐烧穿性和耐咬边性，使飞溅及熔渣更难以发生。特别是通过将N规定在特定的含量以下，能够进一步提高耐裂纹性，通过将N规定在特定的含量以下，能够防止焊接金属的脆化，因此能够进一步实现焊接部的健全化。

本发明的实芯焊丝，优选将所述O和所述N的合计含量限制在0.0110质量％以下。另外，本发明的实芯焊丝优选含有Mo在0.30质量％以下。

如此，本发明的实芯焊丝通过将O和N的合计含量规定在特定的含量以下，能够防止熔池的粘性变得过低，因此能够进一步使耐咬边性提高。

而且，本发明的实芯焊丝能够通过Mo的添加使焊接金属的强度提高，同时通过将Mo规定在特定的含量以下，能够防止熔池的粘性和表面张力变高，因此防止电弧焊接时熔池变浅。由此，能够确实地获得缓和电弧力的障壁作用，使熔深降低，因此能够提高耐烧穿性和耐咬边性，使飞溅难以发生。

本发明的实芯焊丝，优选在所述实芯焊丝的表面，相对于所述实芯焊丝整体具有K、Li、Na及Ca合计为0.5～30ppm。

本发明的实芯焊丝，通过使其表面涂布和附着从这样的群中选择的至少1种元素，通过在所述的特定的范围含有，则电子发射容易，因此在使用了Ar和氧化性气体(O₂或CO₂等)的焊接中，电弧稳定剂起作用。因此，能够抑制弧长的变化，能够进一步提高耐烧穿性。

本发明的实芯焊丝在所述实芯焊丝的表面，优选所述每10kg实芯焊丝含有MoS₂为0.01～1.00g。

本发明的实芯焊丝通过使其表面涂布和附着MoS₂，并在所述的特定范围内含有，由此通电点的瞬间熔敷减少，阻抗减少，因此能够使焊丝进给稳定性提高。

本发明的实芯焊丝也可以通过镀铜来被覆表面。

通过镀铜被覆本发明的实芯焊丝，能够实现耐锈性的提高、馈电芯片的耐磨耗性的提高、在焊丝生产时由于拉丝性的提高效果带来的生产性的提高以及随之而来的低成本化等。

根据本发明的实芯焊丝，既能够将焊接的成本上升抑制在最小限度，又能够使焊丝的进给稳定性、耐烧穿性、耐咬边性、耐裂纹性优异，熔渣和飞溅高产稳产以发生，并且具有与母材同等以上的焊接金属的硬度，从而难以发生脆性破坏。

附图说明

图1(a)是说明使用现有的实芯焊丝的情况下关于电弧焊接时熔池和熔深的图，(b)是说明使用本发明的实芯焊丝的情况下关于电弧焊接时熔池和熔深的图。

图2是用于说明为了完全成本发明的实芯焊丝而进行的C和S的适当的含量范围的图。

图3是用于说明重叠角焊试验的说明和咬边的深度的定义的图。

图4是用于说明耐裂纹性的评价中作为评价对象的裂纹的图。

具体实施方式

接下来，详细说明用于实施本发明的实芯焊丝的最佳的方式。

本发明者们着眼于所述向下立焊时的熔池及焊接金属的举动，就如下问题进行深入研究：如果不用根据水平焊、俯焊、横向焊接、上向焊接、立向上焊接等位置，熔池和焊接金属就能够取得与前述同样的举动，则被认为能够进行更理想的电弧焊。

首先，参照图1就本发明者们达到完成的本发明的实芯焊丝的原理进行说明。还有，图1是模式化地显示电弧焊的状态的图，(a)是模式化地显示使用现有的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图，(b)是模式化地显示使用本发明的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图。

如图1(a)所示，在使用了现有的实芯焊丝31的电弧焊中，熔池6的粘性、表面张力大。因此，电弧力与表面张力带来的熔池6的上推P1相对于重力P2为大，因此熔池6自身的重力P2带来的下降小。即，电弧正下的熔池6的深度L1小，熔深L2大。

另外，从芯片2/实芯焊丝31通电点(主要是芯片2的前端)至电弧5的发生点的、或突出部分A及形成于前端的熔滴4自身的阻抗发热变低。

因此，本发明者们发现，如图1(b)所示，在向下立焊时，在重力的作用下熔池从电弧后方向电弧正下移动，即在电弧正下方常形成有深的熔池，通过缓和电弧力的障壁作用起效，将难以发生烧穿(耐烧穿性的提高)。另外，即使瞬间性地产生咬边，重力带来的熔池的下降作用也会大力发挥功效，熔池的焊接金属流入该发生咬边的地方，因此在凝固时咬边消失(耐咬边性的提高)。

这是由于，从电弧5正下到焊接后方形成的熔池6的粘性、表面张力降低，P₁变小而被P₂胜过，从而使熔池6落入电弧5正下方。由此，加大了在电弧5正下方的熔池6的深度L₁，防制了电弧力的作用，从而使熔深L₂降低。

本发明者们深入研究的结果发现，通过提高实芯焊丝自身的电阻抗，以提高突出部分及熔滴自身的阻抗放热而使温度上升，通过降低电弧热带来的熔融以减少焊接热能，且通过使实芯焊丝的成分组成适当化，从而使熔池的粘性和表面张力大幅降低，充分地发挥作用于熔池的重力作用，即使在向下立焊以外的位置也能够实现上述的机理。

还有在研究的阶段可知，若通过现有已知的气体成分的高氧化，和作为实芯焊丝成分而含有的Si和Mn等的强脱氧成分的降低这样的方法而进行高氧化，使熔池的粘性和表面张力降低，则熔渣的大量发生、气孔的发生、焊珠形状的劣化、飞溅的增加这样的问题多发。

本发明者们还发现，作为改善此问题的方法，可以使S和O的含量适当化，从而熔渣和飞溅难以发生，能够在焊珠形状保持良好的状态下，使熔池的粘性和表面张力大幅降低。

另外可知，通常若高浓度地含有S，则高温裂纹容易发生。本发明者们还发现，适当规定C的含量、P的含量、S的含量、C与S的合计含量的所谓规定元素的含量，特别如图2所示，即使以高浓度含有S时，通过适当地规定C的含量，也能够让高温裂纹难以发生(耐裂纹性的提高)。还有，图2是用于说明为了完全成本发明的实芯焊丝而进行的C和S的适当的含量范围的图。

本发明者们在这些发现之下完成了适合进行电弧焊的本发明的实芯焊丝。

本发明的实芯焊丝，含有C为0.005～0.060质量％、Si为0.60～1.00质量％、Mn为1.10～1.65质量％、S为0.045～0.090质量％、O为0.0015～0.0100质量％、并且所述C和所述S的含量的合计为0.125质量％以下，含有P在0.017质量％以下，余量是Fe及不可避免杂质。

以下，对于在本发明的实芯焊丝中进行数值限定的理由进行说明。

(C：0.005～0.060质量％)

C具有脱氧作用，有提高焊接金属的强度的效果。因为在薄板焊接中不进行多层焊接，所以没必要考虑再热带来的强度降低，以低添加量也能够得到从一般使用的300MPa以下的软钢至590MPa级的高强度钢板(高张力钢板)，能够得到与母材同等以上强度。

但是，若使C的含量降低直至低于0.005质量％，则仅能够达到适用于软钢的强度而没有通用性。因此，C需要含有0.005质量％以上。

另一方面，若C的含量变高，则如前述，耐裂纹性显著劣化。另外，由于在电弧附近CO爆发，不但飞溅的发生变多，而且烟尘的发生也多。此外，因为脱氧过剩，所以熔池的氧减少，熔池的粘性和表面张力变高。因此，缓和电弧力的障壁作用降低，耐烧穿性和耐咬边性容易变差。因此，确保耐裂纹性而搀入的C需要含有0.060质量％以下，优选含有0.050质量％以下。还有如后述，根据S的含量，也可以使C的上限值进一步降低。

(Si：0.60～1.00质量％)

Si是用于确保强度而需要的一种元素，有着提高实芯焊丝的电阻抗的作用。低于0.60质量％时强度下降，成为除软钢以外均不能适用的强度。另外，因为实芯焊丝的电阻抗过小，所以进给量附近的电流值上升。其结果是因为热能变高，所以耐烧穿性和耐咬边性容易变差。因此，Si需要含有0.60质量％以上。

另一方面，若Si的含量超过1.00质量％则脱氧过剩，熔池的氧减少，熔池的粘性、表面张力变高。因此，缓和电弧力的障壁作用降低，耐烧穿性和耐咬边性容易变差。另外，若Si过剩则熔接金属脆化，对于焊接部来说有可能损失硬度等健全性。因此，Si需要在1.00质量％以下。

(Mn：1.10～1.65质量％)

Mn也是确保强度需要的一种元素，有着提高实芯焊丝的电阻抗的作用。若Mn的含量低于1.10质量％则强度下降，成为除软钢以外不能适用的强度。另外，因为实芯焊丝的电阻抗变得过小，所以进给量附近的电流值上升。其结果是因为热能变高，所以耐烧穿性和耐咬边性容易变差。另外若Mn过少，则焊接金属脆化，有可能损失焊接部的健全性。因此，Mn需要含有1.10质量％以上。

另一方面，若Mn的含量超过1.65质量％，则脱氧过剩，熔池的氧减少，而熔池的粘性、表面张力变高。因此，熔池的焊接金属将难以落入电弧正下方，所以用于缓和电弧力的障壁作用降低，耐烧穿性和耐咬边性容易变差。另外，由于熔渣也大量发生，所以涂装性劣化。因此Mn需要含有1.65质量％以下。

(S：0.045～0.090质量％)

S是本发明最重要的元素之一，有着实现熔池的粘性和表面张力降低的作用。通过以适当的含量含有S，即使电弧相对于熔池先行时，由于是粘性和表面张力低的熔池，仍将轻易获得缓和电弧力的障壁作用，因此能够耐烧穿性和耐咬边性提高。为了取得这样的效果，需要含有S在0.045质量％以上。

另一方面，若S有含量超过0.090质量％，则不仅熔池而且在实芯焊丝前端形成的熔滴的表面张力也大为降低，熔滴无法保持球形。另外，与形成得过厚的熔池相结合，即使电弧长度设置得很长仍会处于短路状态，因此飞溅变得非常多。另外，即使通过其他元素的调整仍不能实现耐裂纹性的提高，熔融至钢板的里侧时将容易显著地发生高温裂纹。此外，熔池的粘性过度降低，在重力的作用下焊珠变得容易下垂，在重叠角焊的上板侧难以形成焊珠，耐咬边性容易劣化。另外焊接金属脆化，也有可能损失焊接部的健全性。因此，S需要含有0.090质量％以下。还有，从提高耐咬边性的观点和提高韧性的观点出发(即防止熔接金属的脆化)，更优选含有S在0.073质量％以下。

(O：0.0015～0.0100质量％)

与S一起添加适当量的O，能够适度降低熔池的粘性和表面张力，因此可有效地提高耐烧穿性和耐咬边性。为了起到这一效果，需要含有O在0.0015质量％以上。

另一方面，若实芯焊丝的O含量超过0.0100质量％，则高氧化带来的熔池的粘性和表面张力的降低过剩，因此会产生飞溅的增加、熔渣的大量发生、夹杂物的增加带来的耐裂纹性的劣化等。虽然耐烧穿性难以差，但是因为熔池的粘性过度降低，所以在重力的作用下焊珠容易下垂，难以在重叠角焊的上板侧形成焊珠，耐咬边性容易劣变差。另外，焊接金属有可能脆化，熔接部的健全性丧失。因此，O需要含有0.0100质量％以下。还有，根据以下阐述的N的含量，如后述O的上限值也有优选为进一步降低的情况。

为了使实芯焊丝中按所述的含量含有O，能够通过如下等方法进行：使熔炼时的脱氧处理的条件放缓，从而使线材中的O的含量上升，或者在实芯焊丝的拉丝时进行退火，以表面附近使氧化发生并使之残留，在表面使O稠化。

(C和S的含量的合计：0.125质量％以下)

C和S都是使耐裂纹性劣化的元素，要分别设定其上限值，但是若它们的合计含量超过0.125质量％，则即使C和S分别在所述的上限值以下含有，耐裂纹性仍容易劣化。因此，为了提高耐裂纹性，需要C和S的合计含量在0.125质量％以下。

(P：0.017质量％以下)

P与C一样会使耐裂纹性显著地劣化，因此应极力减少。据JIS Z3312，P的含量允许达到0.030质量％，但是在本发明中由于提高了S的含量，所以需要相对性地降低P的含量以使耐裂纹性不易劣化。特别是若P的含量超过0.017质量％，则熔融至钢板的里侧时，高温裂纹易显著地发生。因此，P的含有需要在0.017质量％以下。

(余量是Fe及杂质)

而且，本发明的实芯焊丝的其余部分由Fe和杂质构成。

杂质可以分别将Ti限制在0.15质量％以下、B限制在0.0050质量％以下、N限制在0.0075质量％以下，此外Cr、Ni、Al、Nb、V、Zr、La及Ce分别限制在0.20质量％以下。

由于含有Cr、Ni、Al、Nb、V、Zr、La及Ce，熔池的粘性和表面张力变高。其结果是，在熔池中熔融的金属难以落入电弧正下方，因此缓和电弧力的障壁作用减小，不仅耐烧穿性和耐咬边性容易变差，而且飞溅也大量发生。

另外，Ni以外的元素因为会氧化，所以熔渣也大量发生，使涂装性劣化。

若B含有超过0.0050质量％则耐裂纹性容易显著劣化。若N含有超过0.0075质量％，则熔接金属脆化，焊接部的硬度等的健全性有可能丧失。

因此，优选极力减少上述的杂质，但是如果在所述的范围内，则允许其在本发明的实芯焊丝中含有。还有，更优选Cr及Ni在0.05质量％以下，Ti在0.05质量％以下，Al、Nb、V、Zr、La及Ce在0.01质量％以下，B在0.0030质量％以下。假如在这些范围积极添加杂质就算对于发明的目的没有好处，也可以说是本发明的范畴。

而且，本发明的实芯焊丝，优选将O和N的合计含量限制在0.0110质量％以下，更优选含有Mo在0.30质量％以下。

(O和N的合计含量：0.0110质量％以下)

若O和N的合计含量超过0.0110质量％，虽然对于耐烧穿性来说没问题，但是熔池的粘性过度降低，因此在重力的作用下焊珠容易下垂，在重叠角焊的上板侧难以形成焊珠，耐咬边性容易变差。因此，O和N的合计含量优选为0.0110质量％以下。

(Mo：0.30质量％以下)

Mo能够提高焊接金属的强度。这一效果有效的下限虽无特别，但是含有0.05质量％以上能够显著地获得所述效果。

另一方面，若Mo的含量超过0.30质量％，则熔池的粘性和表面张力变高。其结果是熔池的熔融金属难以落入电弧正下方，因此缓和电弧力的障壁作用减小，耐烧穿性和耐咬边性容易变差。另外飞溅也大量发生。因此，Mo优选含有0.30质量％以下。

另外，本发明的实芯焊丝，优选在该实芯焊丝的表面，含有从K、Li、Na及Ca中选择的至少1种以上的元素合计为0.5～30ppm。另外，本发明的实芯焊丝，更优选在该实芯焊丝表面含有MoS₂为0.01～1.00g/10kg。

(在该实芯焊丝的表面，含有从K、Li、Na、Ca中选择的至少1种以上的元素相对于实芯焊丝整体合计为0.5～30ppm)

即使不含有K、Li、Na、Ca也没有问题，在使用Ar和氧化性气体(O₂、CO₂)的焊接中，这些元素作为电弧稳定剂起作用。若这些元素处于熔滴的表面附近，则电子发射容易，有助于电弧的稳定化。若电弧变得不稳定，则弧长变化，电弧力也变动。由此耐烧穿性容易变差，因此优选电弧尽可能地稳定。电弧的稳定化能够通过涂布作为电弧稳定剂而起作用的上述元素之中的至少1种以上或使之含有而取得，其效果为这些元素相对于实芯焊丝整体合计含有0.5ppm以上，由此能够显著取得电弧的稳定化。

但是，若含有上述元素相对于实芯焊丝整体合计超过30ppm，则不仅电弧稳定化的效果饱和，而且反而会使实芯焊丝的表面的润滑性受损，有进给稳定性降低的可能性，因此从实用的观点出发将此作为上限值。

还有，它们在熔炼中添加困难。作为通过在实芯焊丝表面涂布上述元素等从而使之存在的方法有，(a)例如在拉丝工序中使用碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钙等有K、Li、Na、Ca混入的拉丝润滑剂，使之在实芯焊丝的表面残留，(b)例如，浸渍于含有K、Li、Na、Ca的溶液中之后退火，使之在实芯焊丝表面的晶界或粒内扩散，(c)另外，例如使用氰化钾、氰化钠溶液实施镀铜，(d)此外例如将含有K、Li、Na、Ca离子的油作为进给润滑油进行涂布，由此使之在表面附近涂布等。

(在该实芯焊丝的表面，每10kg实芯焊丝含有MoS₂为0.01～1.00g)

若实芯焊丝表面存在MoS₂，则在通电点的瞬间熔敷减少，阻抗减少，历此实芯焊丝的进给稳定性提高。若实芯焊丝的进给稳定性不稳定，则电弧长度也变得不稳定，电弧力也会变动。由此耐烧穿性容易变差，因此优选实芯焊丝的进给稳定性尽可能地稳定。若涂布MoS₂，则能够使耐烧穿性提高，其效果是，每10kg实芯焊丝在表面涂布MoS₂为0.01g以上有效。

另一方面，每10kg实芯焊丝在表面涂布MoS₂超过1.00g，在进给衬套(liner)和通电芯片内会堆积MoS₂而容易堵塞，反而有损润滑性，为此使进给稳定性降低。因此，于实芯焊丝表面涂布(含有)的MoS₂的含量优选为1.00g以下。

还有，作为对实芯焊丝涂布MoS₂的涂布方法有如下等方法：将之混合在拉丝工序中的拉拔润滑剂中，使之残存直至最终直径，或者混合于在最终直径涂布的润滑油中。

(镀铜)

另外，本发明的实芯焊丝也可以由镀铜被覆。

一般的实芯焊丝通过镀铜被覆原材线地表面，能够实现耐锈性的提高、通电芯片的耐磨耗性的维持、在焊丝生产时由于拉丝性的提高效果带来的生产性的提高以及低成本化等。

还有，未通过镀铜被覆原材线的表面时，通电部的电阻抗上升。由于这时的放热效果致使实芯焊丝在到达电弧发生处时的温度变高，造成实芯焊丝容易熔化的状态。因为焊接电源提供的是只够熔化被进给的实芯焊丝的电流，所以易熔化状态的实芯焊丝发生低电流化，如果熔融量一定则能够降低热能。为此能够进一步降低熔深，也能够削弱电弧力。由此能够使耐咬边性提高。

【实施例】

接下来，就本发明的实芯焊丝，将满足本发明必要条件的实施例和不满足本发明必要条件的比较例加以对比而进行详细说明。

制作具有表1～3所示的组成成分的直径为

1.2mm的实芯焊丝，对于如下各评价项目进行评价：(1)耐烧穿性；(2)耐咬边性；(3)焊接金属硬度；(4)耐裂纹性；(5)飞溅发生量；(6)进给稳定性；(7)熔渣的被包裹率；(8)摆锤冲击吸收能。还有，评价项目(1)～(8)的评价方法如下。

(1)耐烧穿性

如图3所示，将板厚2.0mm、抗拉强度520MPa的碳钢板作为根部间隙(root gap)0.5mm、重叠区(overlap space)4mm的搭接接头，以水平姿势、焊接速度80cm/min进行搭接焊。这时的保护气体的组成为Ar80％+CO₂20％，极性为母材阴极，实芯焊丝的突出长度为15mm。使电流以每5A变化，未发生烧穿的最大的电流值下的实芯焊丝的进给速度作为界限进给速度(m/min)，用于耐烧穿性的评价。这里之所以不用电流值评价耐烧穿性，是由于根据实芯焊丝的成分组成，电流值和进给速度的有关系会变化。还有，电压值调整为令使之变化的电流值变化，若电弧最稳定则使其成为判断的值(最佳判断值)。若是如此，在熔敷量一定时，界限进给速度越大熔深越浅，因此耐烧穿性优异。

耐烧穿性的评价，界限进给速度为5.60m/min以上、低于6.50m/min的评价为良好(○)，进一步在6.50m/min以上的评价为优良(◎)。相对于此，界限进给速度低于5.60m/min的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。

(2)耐咬边性

依据(1)的试验的结果，将电流值设定为(界限进给速度的电流值-30A)，电压设定为(最佳判断值+2A)，拍摄焊接时的焊缝的剖面的显微照片(倍率10倍)，由这一剖面显微照片测定焊接止端部的咬边的深度(还有，在表4～6中表示为“咬边的深度(mm)”)。如图3所示，计测上板侧和下板侧的双方，将最大值作为评价值。

耐咬边性的评价，上述的最大值在0.50mm以下、超过0.20mm的评价为良好(○)，进一步在0.20mm的以下的评价为优良(◎)。相对于此，上述最大值超过0.50mm的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。

(3)焊接金属的硬度

依据(1)的试验的结果，将电流值设定为(界限进给速度的电流值-10A)，测定焊接的搭接接头的焊接金属剖面中央部的维氏硬度(载荷1kgf(1N))3个点，将其平均值作为焊接金属的强度(HV)。

焊接金属的硬度的评价，从与母材同等以上的一般见解出发，维氏硬度160HV以上的评价为良好(○)，维氏硬度低于160HV的评价为不良(×)。还有，良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。

(4)耐裂纹性

依据(1)的试验的结果，以界限进给速度的电流值及界限进给速度进行焊接长度100mm的焊接10次，全部进行X射线透射试验。还有，在表4～6中表示为“裂纹”。

耐裂纹性的评价，根据X射线透射试验的结果，没有发生裂纹整体健全的评价为“无”(良好(○))，产生裂纹的评价为“有”(不良(×))。还有，良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。

还有，全部调查产生裂纹的结果可知，裂纹的发生形态如图4所示，是焊缝宽度的大体中央部的纵裂纹。另外，观察其断面的结果可知，高温裂纹是凝固裂纹。还有，图4是用于说明耐裂纹性的评价中作为评价对象的裂纹的图。

(5)飞溅的发生量

在珠堆焊(bead on plate)中，以电流200A、借助电弧附近的放大投影使电弧长度成为2mm的方式设定的电压进行焊接，用捕集箱捕集发生的飞溅，测定其重量。

飞溅的发生量的评价，飞溅的发生量超过1.30g/min、在1.50g/min以下的评价为良好(○)，在1.30g/min以下的评价为优良(◎)。相对于此，飞溅的发生量超过1.50g/min的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。

(6)进给稳定性

在珠堆焊中，以实芯焊丝的进给速度6.00m/min，电弧长2mm的电压进行1小时焊接，感官评价稳定性。

进给稳定性的评价，进给速度完全不发生变动的评价为优良(◎)，被认为虽然有一些变动但在实用上没有问题的评价为良好(○)。相对于此，进给速度的变动剧烈，电弧不稳定，无法经受使用的判断为不良(×)。还有，优良(◎)和良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。

(7)熔渣的被包裹率

在焊接后实施的电沉积涂装中，为了评价因熔渣剥离而导致涂装剥离这种危险性，而测定在焊缝上产生的熔渣的面积率。

熔渣被包裹率的评价，熔渣的合计面积率相对于焊缝的表面积的比例为4.0％以下的情况评价为优良(◎)，超过4.0％、在5.0％以下的情况评价为良好(○)。相对于此，这一比例超过5.0％时评价为不良(×)。还有，优良(◎)和良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。

(8)摆锤冲击吸收能

为了评价焊接部的冲击性能，即简便地评价焊接部的熔接金属是否脆化，依照JIS Z3312“软钢及高张力钢用活性气体保护金属极焊接实芯焊丝”测定摆锤冲击吸收能。试验温度为0℃，进行3次试验，为评价提供其平均值。

摆锤冲击吸收能的评价，作为最一般性使用的指标的27J以上、低于47J的评价为良好(○)47J以上的评价为优良(◎)。相对于此，摆锤冲击吸收能低于27J的判断为脆化了的金属，评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。

(1)～(8)的评价项目的结果显示在表4～6中。

No.1～56、88～91由于实芯焊丝的成分组成满足本发明的必要条件，因此在界限进给速度(耐烧穿性)、耐咬边性、焊接金属的硬度、飞溅的发生量、实芯焊丝的进给稳定性、熔渣的被包裹率、摆锤冲击吸收能(冲击性能)的全部评价项目中，能够取得良好的评价结果(实施例，参照表4、5、6的备注栏)。

另一方面No.57～87、92、93，由于实芯焊丝的成分组成不满足本发明的必要条件，因此在上述的各评价项目的任意一项中均不能取得良好的评价结果(比较例，参照表5、6的备注栏)。具体原因如下。

No.57因为C的含量过少，所以焊接金属的硬度不足。即焊接部的强度不足而不能通用性地使用。

No.58因为C的含量过剩，所以脱氧过剩，界限进给速度小，另外，咬边深度深。即，耐烧穿性、耐咬边性不良。另外飞溅的发生量也多，因为有凝固裂纹发生，所耐裂纹性也不良。

No.59因为Si的含量过少，所以焊接金属的硬度不足。即焊接部的强度不足而不能通用性地使用。另外，因为实芯焊丝的电阻抗低，所以进给量附近的电流值变高。因此，由于热能和电弧力变大，所以烧穿和咬边也容易发生，耐烧穿性、耐咬边性不良。

No.60因为Si的含量过剩，所以脱氧过剩，耐烧穿性、耐咬边性不良。另外，摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。

No.61、62因为Mn的含量过少，所以焊接金属的硬度不足。即熔接部的强度不足而不能通用性地使用。另外，因为实芯焊丝的电阻抗低，所以进给量附近的电流值变高。因此，由于热能和电弧力变大，所以烧穿和咬边也容易发生，耐烧穿性、耐咬边性不良。另外，摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。

No.63因为Mn的含量过剩，所以脱氧过剩，耐烧穿性、耐咬边性不良。另外因为熔渣的发生量也多，所以熔渣的被包裹率高。这意味着涂装性变差。

No.64其Mn的含量、C和S的合计含量、N的含量过剩。因为Mn的含量过剩，所以脱氧过剩，耐烧穿性、耐咬边性不良。因为熔渣的发生量也多，所以熔渣的被包裹率高。C和S各自的含量虽然满足本发明的必要条件，但C和S的合计含量却超过上限值，因此产生凝固裂纹。即耐裂纹性不良。另外，因为N过剩，所以摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。

No.65因为P的含量过剩，所以凝固裂纹产生。即耐裂纹性不良。

No.66因为P的含量过剩，所以凝固裂纹产生。即耐裂纹性不良。另外，因为S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力未降至适当范围，从而得不到使相对于熔池先行的电弧的电弧力有所缓和的障壁作用。因此，耐烧穿性、耐咬边性不良。

No.67因为S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力未降至适当范围。因此，无法获得缓和来自熔池的电弧力的障壁作用，而成为耐烧穿性、耐咬边性不良的结果。

No.68因为S有含量及C和S的合计含量过剩，所以凝固裂纹产生。即耐裂纹性不良。此外，由于熔滴的粘性和表面张力过少，熔滴和熔池容易短路，所以飞溅的发生量非常多。摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。虽然耐烧穿性良好，但熔池在重力作用下容易下垂，上板侧的咬边容易发生，成为耐咬边性不良的结果。

No.69其C的含量、Si的含量、S的含量、C和S的合计含量全部过剩。凝固裂纹发生，耐裂纹性不良。另外，耐烧穿性、耐咬边性也差，飞溅的发生量也多。此外，摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。

No.70、71、72虽然C和S分别满足本发明的必要条件，但由于C和S的合计含量高出本发明规定的上限值，所以产生凝固裂纹。因此，耐裂纹性不良。

No.73虽然C和S分别满足本发明的必要条件，但由于C和S的合计含量高出本发明规定的上限值，且O和N的合计含量也高出本发明规定的上限值，所以产生凝固裂纹。因此，耐裂纹性不良。

No.74因为Cr的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，耐烧穿性和耐咬边性不良。另外，因为熔渣大量发生，所以熔渣的被包裹率高。飞溅的发生量也多。

No.75因为Ni的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，耐烧穿性和耐咬边性不良。另外，飞溅的发生量也多。

No.76、77、78、79、80、81、82分别为Al、Ti、Nb、V、Zr、La、Ce的含量过剩，熔池的粘性和表面张力过剩，因此成为耐烧穿性和耐咬边性不良的结果。另外，熔渣大量发生，熔渣的被包裹率高。此外飞溅的发生量也多。

No.83因为B的含量过剩，所以凝固裂纹发生，成为耐裂纹性不良的结果。

No.84因为N的含量过剩，所以虽说气孔缺陷没有产生，但是熔接金属脆化。

No.85因为O的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力未降至适当范围，从而得不到缓和来自熔池的电弧力的障壁作用。因此，耐烧穿性、耐咬边性不良。

No.86因为O的含量过剩，此外O和N的合计含量过剩，所以夹杂物变多，裂纹产生。即耐裂纹性不良。另外，因为熔滴的粘性和表面张力过少，熔滴和熔池容易短路，所以飞溅的发生量非常多。摆锤冲击吸收能也不良，被确认为焊接金属的脆化。还有，虽然耐烧穿性良好，但熔池在重力作用下容易下垂，上板侧的咬边容易发生。即耐咬边性不良。另外熔渣多，熔渣的被包裹率也高。即暗示了涂装性差。

No.87因为Mo的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，成为耐烧穿性和耐咬边性不良的结果。另外飞溅的发生量也多。

No.92是市场流通的实芯焊丝的一种，但Si的含量和S的含量与本发明必要条件相比过少，P的含量与本发明的必要条件相比过剩。因为Si的含量不足，所以成为焊接金属的硬度不良的结果。因此，焊接部的强度不足，暗示不能通用性地使用。另外，因为实芯焊丝的电阻抗低，所以进给量附近的电流值变高，热能和电弧力变大。另外，因为S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力未降至适当范围，从而得不到缓和来自熔池的电弧力的障壁作用，两者结合而容易发生烧穿和咬边。即成为耐烧穿性、耐咬边性不良的结果。此外，因为P的含量过剩，所以裂纹也发生，成为耐裂纹性也不良的结果。

No.93也是市场流通的实芯焊丝的一种，但与本发明的必要条件相比，C、Mn、B、Mo的含量均过剩，而S的含量与本发明的必要条件相比过少。因为C的含量和B的含量过剩，所以熔深焊接中有裂纹发生(耐裂纹性低)。另外，因为C、Mn、Mo的含量过剩，S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力显著变高，成为耐烧穿性、耐咬边性不良的结果。另外，飞溅的发生量也多。此外，因为Mn的含量高，所以熔渣大量发生，熔渣的被包裹率高。即暗示着涂装性差。

Claims

1.一种用于进行电弧焊接的实芯焊丝，其特征在于，

含有：C为0.005～0.060质量％、Si为0.60～1.00质量％、Mn为1.10～1.65质量％、S为0.045～0.090质量％、O为0.0015～0.0100质量％、Mo为0.30质量％以下，并且，所述C和所述S的含量的合计为0.125质量％以下，P在0.017质量％以下，余量是Fe及杂质，

在所述杂质中，将Ti限制在0.15质量％以下、将B限制在0.0050质量％以下、将N限制在0.0075质量％以下，此外，分别将Cr、Ni、Al、Nb、V、Zr、La及Ce限制在0.20质量％以下。

2.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，将所述O和所述N的合计含量限制在0.0110质量％以下。

3.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，在所述实芯焊丝表面，具有相对于所述实芯焊丝整体合计为0.5～30ppm的K、Li、Na及Ca。

4.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，在所述实芯焊丝表面，每10kg所述实芯焊丝涂布有0.01～1.00g的MoS₂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的实芯焊丝，其特征在于，由镀铜被覆表面。