CN102139420A

CN102139420A - 药芯焊丝

Info

Publication number: CN102139420A
Application number: CN2010105898094A
Authority: CN
Inventors: 岛本正树; 石田齐; 坂本浩一; 笹仓秀司; 柿崎智纪
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR101246465B1; KR20110090761A; JP2011156565A; JP5416605B2

Abstract

提供一种药芯焊丝，其在由软钢或高张力钢构成的钢板的单面对接焊的初层焊接部构成问题的耐高温裂纹性优异，全姿势焊接中的焊接操作性和焊接金属机械的性质优异。一种被用于由软钢或高张力钢构成的钢板的焊接，在钢制外皮内填充有焊剂而成的药芯焊丝，其特征在于，相对于焊丝总质量的焊剂填充率为10～25质量％，相对于焊丝总质量，含有C：0.02～0.10质量％、Si：0.05～1.50质量％、Mn：1.7～4.0质量％、Ti：0.05～1.00质量％、TiO₂：1.0～8.0质量％、Al：0.20～1.50质量％、Al₂O₃：0.05～1.0质量％、B：0.003～0.02质量％、N：0.005～0.035质量％、Mg：0.01～2.0质量％。

Description

药芯焊丝

技术领域

本发明涉及由软钢和高张力钢构成的钢板的气体保护电弧焊所使用的药芯焊丝。

背景技术

由软钢和高张力钢构成的钢板的焊接所使用的药芯焊丝，与实芯焊丝相比较，焊道外观和焊接操作性良好，熔敷效率也优异，因此其使用量逐年增加。可是，药芯焊丝与实芯焊相比，因为焊接速度大，所以特别是在单面对接焊的初层焊接部有容易发生高温裂纹的倾向。作为抑制这样的高温裂纹发生的方法，提出有如下的技术。

例如在专利文献1中，作为改善耐高温裂纹的方法，提出有降低焊接速度、降低焊接电流等牺牲焊接效率的焊接施工。另外在专利文献1中，作为改善耐高温裂纹性的方法，还提出降低焊接金属中的B量，或降低焊接用焊丝中的杂质中的S含量。

在专利文献2中，作为改善耐高温裂纹的方法，提出为了使铁素体系不锈钢的焊接部的焊接金属的晶粒直径微细，作为焊丝成分而使之含有Al、Ti和N，使焊接金属中存在Al和Ti的氮化物。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开昭54-130452号公报

【专利文献2】特开2002-336990号公报

但是，在专利文献1的改善方法中存在的问题是，近来，提高焊接效率的焊接施工条件的应用正在扩大，另外作为焊丝成分的杂质元素的S的含量的降低也在极限，从而不能抑制在焊接金属中发生的高温裂纹。另外还存在的问题是，专利文献1所提出的作为焊丝成分的B的含量的降低，虽然有改善耐高温裂纹性的效果，但是却会招致低温韧性的降低。

在专利文献2的改善方法中，因为焊丝含有15～25质量％的Cr，所以N向铁素体系不锈钢的焊接部的溶解度增加。因此，要使焊接部的晶粒直径微细而活用Al和Ti的氮化物，而为此大量(0.04～0.2质量％)N也不会发生问题。然而，焊接由软钢或高张力钢构成的钢板时，N向焊接部的溶解度小，大量N的添加会超过焊接部的溶解度，因此有容易发生气孔等缺陷的问题。

另外，使用含有TiO₂的焊丝时，焊接金属中存在大量的(500～700ppm)的氧，为了生成Ti氮化物而添加的Ti的大部分作为氧化物被消耗。因此，为了生成Ti氮化物而需要添加大量的Ti，但这种情况下，Ti的大部分在焊接金属中溶存，降低焊接金属的凝固温度，因此反而有容易发生高温裂纹的问题。另外还存在的问题是，韧性等的机械的性质等也劣化，并且添加大量的Ti从经济性的方面出发也不为优选。

因此，在由软钢或高张力钢构成的钢板的焊接中，作为抑制在焊接部发生的高温裂纹的手段，活用Ti的氮化物，使焊接部的晶粒微细化历来都有困难。

发明内容

因此，本发明为了解决这样的问题点而创，其目的在于，提供一种药芯焊丝，其在由软钢或高张力钢构成的钢板的单面对接焊的初层焊接部构成问题的耐高温裂纹性优异，全姿势焊接中的焊接操作性和焊接金属机械的性质优异。

为了解决前述课题，本发明的药芯焊丝是被用于由软钢或高张力钢构成的钢板的焊接，在钢制外皮内填充有焊剂而成的药芯焊丝，其特征在于，焊剂相对于焊丝总质量的填充率为10～25质量％，相对于焊丝总质量，含有C：0.02～0.10质量％、Si：0.05～1.50质量％、Mn：1.7～4.0质量％、Ti：0.05～1.00质量％、TiO₂：1.0～8.0质量％、Al：0.20～1.50质量％、Al₂O₃：0.05～1.0质量％、B：0.003～0.02质量％、N：0.005～0.035质量％、Mg：0.01～2.0质量％。

根据所述构成，相对于焊丝总质量的焊剂填充率为既定量，相对于焊丝总质量，含有既定量的C、Si、Mn、Ti、TiO₂、Al、Al₂O₃、B、N和Mg，由此焊接部的高温裂纹得到抑制，并且机械的性质提高，并且焊接操作性提高。特别是通过含有既定量的Ti、Al、N和Mg，能够将焊接金属中生成的夹杂物的组成控制为对促进核生成有效的TiN。其结果是，能够使焊接部的凝固组织微细化，能够抑制高温裂纹。

另外，本发明的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝相对于焊丝总重量，还含有从如下之中选出的至少一种：稀土化合物的一种或两种以上：以稀土元素换算值计为0.0005～0.5质量％；Ca：0.0002～0.2质量％。

根据所述构成，通过含有从既定量的稀土化合物、Ca构成的群中选出的至少一种，焊接中的高温裂纹得到进一步抑制，并且机械的性质进一步提高。

此外，本发明的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝相对于焊丝总重量，还含有从如下之中选出的至少一种：Mo：0.1～2.0质量％、Co：0.01～2.0质量％、Zr：0.01～1.0质量％、Ni：0.01～5.0质量％。

根据所述构成，通过含有从Mo、Co、Zr、Ni之中选出的至少一种，焊接部的机械的性质进一步提高。

根据本发明的药芯焊丝，焊剂填充率为既定量，含有既定量的C、Si、Mn、Ti、TiO₂、Al、Al₂O₃、B、N和Mg，还既定量含有从稀土化合物、Ca之中选出的至少一种，或者还既定量含有从Mo、Co、Zr、Ni之中选出的至少一种，则由软钢或高张力钢构成的钢板的单面对接焊的初层焊接部构成问题的耐高温裂纹性优异，全姿势焊接中的焊接操作性和焊接金属机械的性质优异。其结果是，能够提供品质优异的焊接制品。

附图说明

图1(a)～(d)是表示本发明的药芯焊丝的结构的剖面图。

图2是表示耐高温裂纹性的评价所使用的焊接母材的坡口形状的剖面图。

符号说明

1药芯焊丝(焊丝)

2钢制外皮

3焊剂

4接头

11焊接母材

12耐火物

13铝带

具体实施方式

对于本发明的药芯焊丝进行详细说明。

本发明的药芯焊丝被使用于由软钢或高张力钢构成的钢板的焊接。另外，本发明的药芯焊丝还适用于气体保护电弧焊，在单面对接焊中也发挥着优异的效果，特别是焊接方法没有限定。

如图1(a)～(d)所示，药芯焊丝(以下称为焊丝)1由形成为筒状的钢制外皮2和填充在该筒内的焊剂3构成。另外，焊丝1也可以是以下任意一种形态：图1(a)所示的这种在无接头钢制外皮2的微内填充有焊剂3的无缝型；图1(b)～(d)所示这种在有接头4的钢制外皮2的筒内填充有焊剂3的有缝型。

而且，焊丝1其特征在于，焊剂填充率为既定量，含有既定量的C、Si、Mn、Ti、TiO₂、Al、Al₂O₃、B、N和Mg，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

以下，展示焊丝成分的数值范围及其限定理由。在此，焊剂(flux)填充率是以相对于焊丝1(钢制外皮2+焊剂3)的总质量的比例，规定在钢制外皮2内所填充的焊剂的质量。另外，各成分的成分量由钢制外皮2和焊剂3中的成分量的总和表示，由相对于焊丝1的总质量的比例，规定焊丝1(钢制外皮2+焊剂3)所含的各成分的质量。还有，构成焊丝1的成分(C、Si、Mn、Ti、TiO₂、Al、Al₂O₃、B、N、Mg，后述的稀土化合物、Ca、Mo、Co、Zr、Ni)从钢制外皮2添加或是从焊剂3添加都无妨，由钢制外皮2和焊剂3的至少一方进行添加即可。

(焊剂填充率：10～25质量％)

焊剂填充率低于10质量％时，电弧的稳定性差，飞溅发生量增加，并且发生焊道外观不良，焊接操作性降低。焊剂填充率超过25质量％时，焊丝1的断线等发生，生产率显著劣化。

(C：0.02～0.10质量％，优选为0.03～0.08质量％)

C用于确保焊接部的淬火性而添加。C低于0.02质量％时，淬火性不足，从而导致焊接部的强度(抗拉强度)和韧性(0℃吸收能)不足。另外，由于低C量还会导致焊接部发生高温裂纹。若C量超过0.10质量％，则焊接部的强度过大，韧性降低，并且焊接时的飞溅发生量或烟尘发生量增加，焊接操作性降低。另外，作为被焊接材的钢材的C量多时，焊接部的C量变多，因此凝固温度降低，在焊接部容易发生高温裂纹。还有，作为C源，例如使用钢制外皮2、Fe-Mn等的合金粉末、铁粉等。

(Si：0.05～1.50质量％，优选为0.10～1.00质量％)

Si为了确保焊接部的延展性，维持焊道形状而添加。Si量低于0.05质量％时，焊接部的延展性(延伸率)不足。另外，焊道形状变差，特别是在向上立焊中焊道下垂，焊接操作性降低。若Si量超过1.50质量％，则在焊接部发生高温裂纹。还有，作为Si源例如使用钢制外皮2；Fe-Si、Fe-Si-Mn等合金；K₂SiF₆等氟化物；锆砂、硅砂、长石等氧化物。

(Mn：1.7～4.0质量％，优选为2.5～3.7质量％)

Mn为了确保焊接部的淬火性而添加。Mn量低于1.7质量％时，焊接部的淬火性不足，韧性降低。另外，其与作为不可避免的杂质被含有的S结合而得到的MnS量也变少，因此来自MnS的高温裂纹的抑制作用变小，在焊接部发生高温裂纹。若Mn量超过4.0质量％，则焊接部的强度过剩，韧性不足。另外，在焊接部发生低温裂纹。还有，作为Mn原例如使用钢制外皮2；Mn金属粉末；Fe-Mn、Fe-Si-Mn等合金。

(Ti：0.05～1.00质量％，优选为0.20～1.00质量％)

Ti(金属Ti)为了改善焊接部(焊接金属)的耐高温裂纹而添加。Ti(金属Ti)在焊接时与N结合，焊接金属中的夹杂物能够控制为TiN，其结果是能够使焊接接头的凝固组织微细，焊接部的高温裂纹抑制作用得到改善。Ti量(金属Ti)低于0.05质量％时，上述效果不充分，焊接部发生高温裂纹。若Ti量(金属Ti)超过1.00质量％，则焊接金属再热部容易变成硬而脆的贝氏体、马氏体，韧性降低。另外，焊接时的飞溅发生量变多，焊接操作性降低。此外，焊接金属中的Ti溶存存在，使焊接金属的凝固温度降低，发生高温裂纹。还有，在本发明的焊丝1中，如后述与现有的焊丝相比，Al量少，因此大量添加Ti时，焊接金属中的Ti氧化物被Al还原，Ti在焊接金属中溶存而大量存在。另外作为Ti源，例如使用钢制外皮2、Fe-Ti等的合金粉末。

(TiO₂：1.0～8.0质量％，优选为3.0～8.0质量％)

TiO₂(Ti氧化物)为了确保全姿势焊接性而添加。TiO₂量(Ti氧化物)低于1.0质量％时，在向上立焊中焊道下垂，焊接操作性降低。若TiO₂量(Ti氧化物)超过8.0质量％，则焊接时的熔渣剥离性劣化，焊接操作性降低。另外，焊剂的体积比重小，生产率劣化。还有，作为TiO₂源例如使用金红石等。

(Al：0.20～1.50质量％，优选为0.20～0.50质量％)

Al是强脱氧剂，其所具有的效果是，从在焊接接头中生成的夹杂物中，还原脱氧力比Al弱的Ti所构成的Ti氧化物，使夹杂物的组成成为对促进核生成有效的TiN。其结果是能够使焊接金属的凝固组织微细。此外，其还使焊接金属的氧量降低，Mn的提取稳定。利用这些效果，焊接部的高温裂纹抑制作用得到改善，韧性也稳定化。Al量低于0.20质量％时，脱氧不充分，焊接部发生高温裂纹。另外韧性也降低。若Al量超过1.50质量％，则焊接时的飞溅发生量变多，焊接操作性降低。还有，作为Al源，例如使用钢制外皮2；Al金属粉末；Fe-Al、Al-Mg等合金粉末。

(Al₂O₃：0.05～1.0质量％，优选为0.05～0.5质量％)

Al₂O₃用于确保水平角焊姿势下的焊道形状、防止向上立焊姿势下的焊道下垂而添加。Al₂O₃量低于0.05质量％时，水平角焊下的焊道形状(熔合)差，另外向上立焊中发生焊道下垂，焊接操作性降低。若Al₂O₃量超过1.0质量％，则焊接时的熔渣剥离性劣化，焊接操作性降低。还有，作为Al₂O₃源，例如氧化铝和长石等复合氧化物。

(B：0.003～0.02质量％)

B溶存在γ晶界偏析，具有抑制初析铁素体的生成的效果，对改善焊接金属的韧性有效。B量低于0.003质量％时，大部分的B作为BN被固定化为氮化物，没有抑制初析铁素体的生成的效果。若B量超过0.02质量％，则焊接金属的高温裂纹容易发生。还有，作为B源，例如使用Fe-B、Fe-Si-B、雾化B等合金和B₂O₃等复合氧化物。

(N：0.005～0.035质量％)

N在用于使夹杂物的组成成为对促进核生成有效的TiN方面不可欠缺，通过TiN的生成，焊接金属的凝固组织变得微细，耐高温裂纹性得到改善。N量低于0.005质量％时，上述效果不充分，焊接部发生高温裂纹。另外，强度不足。若N量超过0.035质量％，则对于由N向焊接部的溶解度小的软钢或高张力钢构成的钢板进行焊接时，大量添加的N超过焊接部的溶解度，因此焊接金属中发生气孔。另外韧性降低。还有，作为N源，例如使用N-Cr、Fe-N-Cr、N-Si、N-Mn、N-Ti等金属氮化物。

(Mg：0.01～2.0质量％，优选Mg：0.01～1.0质量％)

Mg脱氧力、脱硫力优异。优异的脱氧力具有的效果是，从在焊接接头中生成的夹杂物中，还原脱氧力弱的Ti所构成的Ti氧化物，促进夹杂物的组成成为对促进核生成有效的TiN。其结果是，能够使焊接金属的凝固组织微细。另外，优异的脱硫力会使之与作为不可避免的杂质被含有的S结合，形成硫化物。其结果是，焊接部的耐高温裂纹性改善。此外，其还使焊接金属的氧量降低，Mn的提取稳定，因此韧性也稳定化。Mg量低于0.01质量％时，上述效果不充分，焊接部发生高温裂纹。另外韧性也降低。若Mg超过2.0质量％，则飞溅发生量变多。还有，作为Mg源，例如使用金属Mg、Al-Mg、Fe-Si-Mg等金属粉末、合金粉末。

(Fe)

余量Fe是构成钢制外皮2的Fe和/或焊剂3中所添加的铁粉、合金粉末的Fe。

(不可避免的杂质)

作为余量的不可避免的杂质，可列举S、P、W、Ta、Cr、Cu、Nb、V、O等，允许在不妨碍本发明的效果的范围内含有。S量、P量、W量、Ta量、O量分别优选为0.050质量％以下，Cr量优选为2.0质量％以下，Nb量、V量分别优选为0.1质量％以下，Cu量优选为2.0质量％以下。另外，本发明的焊丝1也可以对其表面实施Cu镀，但这时Cu量相对于焊丝总重量调整为2.0质量％以下。

若S量、P量超过0.050质量％，则焊接金属的耐高温裂纹性显著劣化。若W、Ta量超过0.050质量％，Cr量超过2.0质量％，Nb、V量超过0.1质量％，Cu量超过2.0质量％，则焊接金属的强度变大，韧性降低。若O量超过0.050质量％，则焊接金属中的氧化物量增加，韧性降低。

另外，本发明的焊丝1其特征在于，除了上述成分以外，还含有从既定量的稀土化合物的一种或两种以上和Ca构成的群中选出的至少一种。

(稀土化合物：以稀土元素换算值计为0.0005～0.5质量％)

(Ca：0.0002～0.2质量％)

稀土化合物、Ca的脱氧力、脱硫力均优异。优异的脱氧力具有的效果是，从在焊接接头中生成的夹杂物中，还原脱氧力弱的Ti所构成的Ti氧化物，促进夹杂物的组成成为对促进核生成有效的TiN。其结果是，能够使焊接金属的凝固组织微细。另外，使焊接金属的氧量降低，Mn的提取稳定。此外，优异的脱硫力会使之与作为不可避免的杂质被含有的S结合，形成硫化物。利用这些效果，焊接部的耐高温裂纹性改善，韧性也稳定。

稀土化合物以稀土元素换算值计低于0.0005质量％时，上述效果不充分，焊接部发生高温裂纹。若稀土化合物以稀土元素换算值计超过0.5质量％，则飞溅发生量变多，电弧不稳定，焊道外观不良。

本发明所说的稀土元素，是指Sc、Y和原子序号57(La)～71(Lu)的元素。另外，所谓稀土化合物，是指稀土元素的氧化物(包括Nd₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、CeO₃、Ce₂O₃、8c₂O₃等的单体的氧化物或其复合氧化物，以及独居石、氟碳铈矿、褐帘石、铈硅石、磷钇矿、硅铍钇矿等的稀土氧化物的矿石)、氟化物(CeF₃、LaF₃、PmF₃、SmF₃、GdF₃、TbF₃等)和合金(稀土元素-Fe、稀土元素-Fe-B、稀土元素-Fe-Co、稀土元素-Fe-Si、稀土元素-Ca-Si等)、混合稀土金属。

Ca低于0.0002质量％时，上述效果不充分，焊接部发生高温裂纹。若Ca超过0.2质量％，则飞溅发生量变多，电弧不稳定，焊道外观不良。还有，作为Ca源，例如使用纯Ca、含Ca的合金或Ca氧化物等。

此外，本发明的焊丝1其特征在于，除了上述成分以外，还含有既定量的Mo、Co、Zr、Ni之中的至少一种。

(Mo：0.1～2.0质量％)

(Co：0.01～2.0质量％)

Mo、Co均具有使焊接金属的强度提高的效果。可以根据需要，出于调整强度的目的而使之含有。为了具有上述效果，需要Mo、Co分别添加上述下限浓度以上。另一方面，如果添加超过上述上限浓度，则焊接金属强度过大，韧性降低。

(Zr：0.01～1.0质量％)

Zr使碳化物在焊接金属中析出，具有提高焊接金属的强度的效果。可以根据需要，出于调整强度的目的而使之含有。为了具有上述效果，需要添加Zr为0.01质量％以上。另一方面，如果添加超过1.0质量％，则飞溅发生量变多，焊接操作性劣化。另外，焊接金属的强度变得过大，韧性降低。

(Ni：0.01～5.0质量％)

Ni是对于提高焊接金属的韧性极其有效的元素。为了具有上述效果，需要添加Ni为0.01质量％以上。另一方面，如果添加超过5.0质量％，则焊接金属中的N的饱和溶解度降低，有可能发生气孔，韧性降低。

还有，本发明的焊丝1在焊丝制作时，选择钢制外皮2和焊剂3的各成分(各成分量)，使所述焊丝成分(成分量)处于所述范围内。

另外，本发明的焊丝1的制造方法，例如包括如下工序：以具有既定的组成的带钢形成筒状的钢制外皮2的工序；在该钢制外皮2的内部填充具有既定的组成的焊剂3的工序；将填充有焊剂3的钢制外皮2拉丝加工至既定的外径而成为焊丝1的工序；根据需要对焊丝1的表面实施Cu镀的工序。但是，只要能够制造焊丝1即可，而并不限定为前述的制造方法

【实施例】

将满足本发明的要件的实施例和不满足本发明的要件的比较例进行比较，对于本发明的药芯焊丝具体加以说明。

在钢制外皮(钢使用含有C：0.02质量％、Si：0.02质量％、Mn：0.25质量％、P：0.010质量％、S：0.008质量％，余量由Fe和不可避免的杂质构成的)的内侧填充焊剂，制作由表1、表2所示的焊丝成分构成的焊丝直径为1.2mm的图1(b)所示的有缝型的药芯焊丝(实施例：No.1～28、比较例No.29～50)。

还有，焊丝成分由以下的测量方法测量、计算。

C量通过“燃烧红外线吸收法”测量，N量通过“惰性气熔热传导法”测量，Si量、Mn量、B量、Mg量通过“ICP光谱分析法”测量。

TiO₂量(作为TiO₂等存在，不包括Fe-Ti等)通过“酸分解法”测量。用于酸分解法的溶剂采用王水，溶解焊丝全部量。由此，焊丝中所含的Ti源(Fe-Ti等)溶解到王水中，但TiO₂源(TiO₂等)对于王水是不溶的，因此残留。使用滤纸(滤纸为网眼5C的细度)过滤该溶液，将每张滤纸的残渣移至镍制坩埚中，用煤气喷灯加热使之灰化。接着，加入碱性熔剂(氢氧化钠和过氧化钠的混合物)，再以煤气喷灯加热而熔化残渣。接着，加入18质量％盐酸，使熔解物溶液化后，移至量瓶，再加入纯水混合而得到分析液。以“ICP光谱分析法”测量分析液中的Ti浓度。将该Ti浓度换算成TiO₂量，计算TiO₂量。

Ti量(作为Fe-Ti等存在，不包括TiO₂等)通过“酸分解法”，使焊丝全部量溶解到王水中，过滤不溶的TiO₂源(TiO₂等)，得到该溶液，作为焊丝中所含的Ti源(Fe-Ti等)，使用“ICP光谱分析法”求得存在的Ti量(Fe-Ti等)。

Al₂O₃量(作为氧化铝或长石等的复合氧化物存在，不包括Al金属粉末等合金粉末)由“酸分解法”测量。用于酸分解法的溶剂采用王水，溶解焊丝全部量。由此，焊丝中所含的Al源(Al金属粉末等的合金粉末)溶解到王水中，但Al₂O₃源(氧化铝或长石等的复合氧化物)对于王水是不溶的，因此残留。使用滤纸(滤纸为网眼5C的细度)过滤该溶液，将每张滤纸的残渣移至镍制坩埚中，用煤气喷灯加热使之灰化。接着，加入碱性熔剂(氢氧化钠和过氧化钠的混合物)，再以煤气喷灯加热而熔化残渣。接着，加入18质量％盐酸，使熔解物溶液化后，移至量瓶，再加入纯水混合而得到分析液。以“ICP光谱分析法”测量分析液中的Al浓度。将该Ti浓度换算成Al₂O₃量，计算Al₂O₃量。

Al量(作为Al金属粉末等的合金粉末存在，不包括氧化铝或长石等的复合氧化物)通过“酸分解法”，使焊丝全部量溶解到王水中，过滤不溶的Al₂O₃源(氧化铝或长石等的复合氧化物)，得到该溶液，作为焊丝中所含的Al源(Al金属粉末等的合金粉末)，使用“ICP光谱分析法”求得存在的Al量(Al金属粉末等的合金粉末)。

[表1]

(注：余量是铁和不可避免的杂质。

[表2]

(注：余量是铁和不可避免的杂质。

使用制作的药芯焊丝，根据以下所示的方法，对于耐高温裂纹性、机械的性质(抗拉强度、吸收能)、焊接操作性进行评价。基于该评价结果，进行实施例和比较例的药芯焊丝的综合评价。

(耐高温裂纹性)

对于由JIS G3106 SM400B钢(含有C：0.12质量％、Si：0.2质量％、Mn：1.2质量％、P：0.009质量％、S：0.004质量％，余量是Fe和不可避免的杂质)构成的焊接母材，以表3所示的焊接条件进行单面焊接(下向对接焊)。

[表3]

保护气体	100％CO₂气体
		焊接电流	260A
焊接电压	31V
		焊接速度	400mm/分钟
焊丝送给速度	16.0土1.0m/分钟
		送条方法	直给(反复三次)

如图2所示，焊接母材11具有V形的坡口，在V形的坡口的背面配置有衬垫材，该衬垫材由耐火物12和铝带13等构成。然后，使坡口角度为35°，使配置有陶瓷制的衬垫材的部分的根部间隔为4mm。焊接结束后，以X射线透射试验(JIS Z 3104)针对初层焊接部(除弧坑部)确认有无内部裂纹，测量裂纹发生部分的总长度，计算裂纹率。在此，裂纹率通过裂纹率W＝(裂纹发生部分的总长率)/(初层焊接部长度(除去弧坑部))×100计算。以该裂纹率评价耐高温裂纹性。评价标准为，裂纹率为0％时为“优异：○”，有裂纹时为“差：×”。其结果显示在表4、表5中。

(机械的性质)

依据JIS Z3313，对于作为抗拉强度、韧性的评价标准的0℃吸收能进行评价。抗拉强度的评价标准为，490MPa以上、640MPa以下时为“优异：○”，低于490MPa或超过640MPa时为“差：×”。0℃吸收能的评价标准为，60J以上时为“优异：○”，低于60J时为“差：×”。此外，依据JISZ3313评价延伸率时，其评价标准为，22％以上时为“优异：○”，低于22％时为“差：×”。其结果显示在表4、表5中。

(焊接操作性)

使用与耐高温裂纹性同样的焊接母材，进行下向角焊、水平角焊、向上立向角焊、向下立向角焊4种焊接，感官评价操作性。在此，下向角焊试验、水平角焊试验和向下立焊试验的焊接条件与耐高温裂纹性同样(参照表3)。向上立向角焊试验的焊接条件为，焊接电流200～220A，电弧电压24～27V。还有，评价标准为，除了飞溅发生、烟尘发生、焊道下垂、焊道外观等以外，还未发生低温裂纹、气孔和生产中断线等焊接不良时为“优异：○”，发生焊接不良时为“差：×”。其结果显示在表4、表5中。

(综合评价)

综合评价的评价标准为，在上述评价项目之中，耐高温裂纹性、机械的性质和焊接操作性全部是“○”时为“优异：○”，所述评价项目的至少一个为“×”时为“差：×”。其结果显示在表4、表5中。

[表4]

[表5]

如表1、表4所示，实施例(No.1～28)全部的焊丝成分满足本发明的范围，因此耐高温裂纹性、机械的性质和焊接操作性全部优异，综合评价也优异。

如表2、表5所示，比较例(No.29)因为C量低于下限值，所以耐高温裂纹性和机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.30)因为C量超过上限值，所以耐高温裂纹性、机械的性质和焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.31)因为Si量低于下限值，所焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.32)因为Si量超过上限值，所以耐高温裂纹性差，综合评价也差。比较例(No.33)因为Mn量低于下限值，所以耐高温裂纹性和机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.34)因为Mn量超过上限值，所以机械的性质和焊接操作性差，综合评价也差。

比较例(No.35)因为Ti量低于下限值，所以耐高温裂纹性差，综合评价也差。比较例(No.36)因为Ti量超过上限值，所以耐高温裂纹性、机械的性质和焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.37)因为TiO₂量低于下限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.38)因为TiO₂量超过上限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.39)因为Al量低于下限值，所以耐高温裂纹性和机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.40)因为Al量超过上限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。

比较例(No.41)因为Al₂O₃量低于下限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.42)因为Al₂O₃量超过上限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.43)因为B量低于下限值，所以机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.44)因为B量超过上限值，所以耐高温裂纹性差，综合评价也差。比较例(No.45)因为N量低于下限值，所以耐高温裂纹性和机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.46)因为N量超过上限值，所以机械的性质和焊接操作性差，综合评价也差。

比较例(No.47)因为Mg量低于下限值，所以耐高温裂纹性和机械的性质差，综合评价也差。比较例(No.48)因为Mg量超过上限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。比较例(No.49)因为焊剂填充率低于下限值，所以焊接操作性差，综合评价也差。。比较例(No.50)因为焊剂填充率超过上限值，所以焊接生产中发生断线，综合评价差。

由以上的结果可确认，实施例(No.1～28)的药芯焊丝比比较例(No.29～50)的优异。

Claims

1.一种药芯焊丝，是被用于由软钢或高张力钢构成的钢板的焊接，在钢制外皮内填充有焊剂而成的药芯焊丝，其特征在于，

焊剂相对于焊丝总质量的填充率为10～25质量％，

相对于焊丝总质量，含有C：0.02～0.10质量％、Si：0.05～1.50质量％、Mn：1.7～4.0质量％、Ti：0.05～1.00质量％、TiO₂：1.0～8.0质量％、Al：0.20～1.50质量％、Al₂O₃：0.05～1.0质量％、B：0.003～0.02质量％、N：0.005～0.035质量％、Mg：0.01～2.0质量％。

2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于，相对于焊丝总重量，还含有从下述群中选出的至少一种：稀土化合物的一种或两种以上：以稀土元素换算值计为0.0005～0.5质量％；Ca：0.0002～0.2质量％。

3.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于，相对于焊丝总重量，还含有从下述群中选出的至少一种：Mo：0.1～2.0质量％、Co：0.01～2.0质量％、Zr：0.01～1.0质量％、Ni：0.01～5.0质量％。