CN107225338B

CN107225338B - 气体保护电弧焊用药芯焊丝

Info

Publication number: CN107225338B
Application number: CN201710033489.6A
Authority: CN
Inventors: 泽村直希; 川崎浩之
Original assignee: Kobe Steel Workshop
Current assignee: Kobe Steel Workshop
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: JP2017170515A; JP6726008B2; CN107225338A

Abstract

提供一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，特别针对改良向上立焊的焊接操作性，并且还使焊接金属的低温冲击韧性提高且稳定(抑制韧性的偏差)。一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，以焊丝总质量计，含有C：0.02～0.10质量％、Si：0.5～1.5质量％、Mn：1.5～3.0质量％、P：0.030质量％以下、S：0.030质量％以下、Mg：0.1～1.0质量％、B：0.0020～0.0150质量％、Zr：0.01～0.50质量％、I.Ti：2.5～7.5质量％、S.Ti：0.05～0.50质量％、I.Al：0.1～1.0质量％、S.Al：0.02～0.50质量％、Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计：0.05～0.30质量％、F：0.05～0.30质量％、及Fe：80质量％以上，I.Al/S.Al为1.6～8.0。

Description

气体保护电弧焊用药芯焊丝

技术领域

本发明涉及气体保护电弧焊用药芯焊丝，特别是涉及在制造软钢、490N/mm²级高张力钢和低温用钢等的焊接结构物时适合使用的气体保护电弧焊用药芯焊丝。

背景技术

在船舶、桥梁等的建造领域，氧化钛系全位置焊接用药芯焊丝被广泛使用，多是以高效率为目的而在高电流且高焊接速度下使用。另外，对接焊的冲击韧性也受到重视，希望有稳定且高的低温冲击韧性。

这里，在向上立焊中，若以高电流且高焊接速度进行焊接，则容易发生焊缝下垂，因此需要使药芯焊丝中大量含有作为高熔点氧化物的Al₂O₃和ZrO₂等。但是，为了抑制乃至防止焊缝下垂而大量含有高熔点氧化物的药芯焊丝，难以确保对接焊中的稳定的低温冲击韧性。

在此，专利文献1中提出有一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，其在向上立焊中难以发生金属下垂，能够确保焊接金属的低温冲击韧性。

另外，在专利文献2中，提出有一种气体保护焊用药芯焊丝，其向上立焊和仰焊姿势中，不会使冲击性能和焊道形状劣化，能够以高效率获得优异的焊接操作性。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2005－319508号公报

【专利文献2】日本特开2005－305531号公报

但是，本发明者们进行锐意研究时，得出的结论是，专利文献1所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，低温冲击韧性并不充分。

另外，专利文献2所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝中，得出的结论是，对接向上立焊的焊接接头的冲击韧性并不充分。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种特别是向上立焊的焊接操作性得到改良，并且进一步使焊接金属的低温冲击韧性提高且稳定的(抑制了韧性的偏差的)气体保护电弧焊用药芯焊丝。

本发明者们为了解决前述的课题而反复锐意研究的结果发现，通过将气体保护电弧焊用药芯焊丝的组成调整到特定范围，能够达成前述目的，从而完成了本发明。

即，本发明涉及气体保护电弧焊用药芯焊丝，以焊丝总质量计，其含有

C：0.02～0.10质量％、

Si：0.5～1.5质量％、

Mn：1.5～3.0质量％、

P：0.030质量％以下、

S：0.030质量％以下、

Mg：0.1～1.0质量％、

B：0.0020～0.0150质量％、

Zr：0.01～0.50质量％、

I.Ti：2.5～7.5质量％、

S.Ti：0.05～0.50质量％、

I.Al：0.1～1.0质量％、

S.Al：0.02～0.50质量％、

Na化合物中的Na换算量与K化合物中的K换算量的合计：0.05～0.30质量％、

F：0.05～0.30质量％、及

Fe：80质量％以上，

I.Al/S.Al为1.6～8.0。

在所述气体保护电弧焊用药芯焊丝中，优选I.Ti/S.Ti为8～80。

另外，所述气体保护电弧焊用药芯焊丝，以焊丝总质量计，也可以还含有Ni：2.0质量％以下(不含0质量)。

另外，所述气体保护电弧焊用药芯焊丝，以焊丝总质量计，也可以还含有Mo：0.5质量％以下(不含0质量)。

另外，所述气体保护电弧焊用药芯焊丝，以焊丝总质量计，也可以还含有从Nb：0.1质量％以下和V：0.1质量％以下所构成的群中选择的至少一种。

本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，特别是向上立焊的焊接操作性良好，此外焊接金属的低温冲击韧性良好且稳定(韧性的偏差得到抑制)。

具体实施方式

以下，就用于实施本发的方式详细地加以说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定。

本实施方式的气体保护电弧焊用药芯焊丝(以下，仅称为“药芯焊丝”或“焊丝”)，以焊丝总质量计，含有C：0.02～0.10质量％、Si：0.5～1.5质量％、Mn：1.5～3.0质量％、P：0.030质量％以下、S：0.030质量％以下、Mg：0.1～1.0质量％、B：0.0020～0.0150质量％、Zr：0.01～0.50质量％、I.Ti：2.5～7.5质量％、S.Ti：0.05～0.50质量％、I.Al：0.1～1.0质量％、S.Al：0.02～0.50质量％、Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计：0.05～0.30质量％、F：0.05～0.30质量％、及Fe：80质量％以上，I.Al/S.Al为1.6～8.0。

本实施方式的药芯焊丝，代表性的是在钢制外皮中填充有焊剂的。详细地说，本实施方式的药芯焊丝，由呈筒状的不锈钢或软钢制的外皮和填充在该外皮的内部(内侧)的焊剂构成。

还有，药芯焊丝是外皮无接缝的无缝型，还是外皮有接缝的有缝型的哪种形态均可。另外，药芯焊丝也可以在焊丝表面(外皮的外侧)实施镀敷等，也可以不实施。

接着，对于本实施方式的药芯焊丝所含有的各成分量的数值限定理由进行说明。还有，以下的各成分量是焊丝总质量中的含量。还有，所谓焊丝总质量，是外皮的总质量和焊剂的总质量的总和。另外，本说明书中，以质量为基准的百分率(质量％)，和与重量为基准的百分率(重量％)同义。

(C：0.02～0.10质量％)

C用于确保焊接部的淬火性而添加。C量低于0.02质量％时，由于淬火性不足，导致焊接部的强度和韧性不足。另外，韧性的偏差变大。此外，抗热裂纹性降低。若C量高于0.10质量％，则焊接部的强度过大，韧性降低，韧性的偏差变大，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(焊接金属)的C量变多，因此凝固温度降低，焊接部容易发生热裂纹。此外，由于焊接部的强度过大，导致抗冷裂纹性降低。因此，C量为0.02～0.10质量％。C量优选为0.04质量％以上，更优选为0.06质量％以上。

(Si：0.5～1.5质量％)

Si用于确保焊接部的延展性、维持焊道形状而添加。Si量低于0.5质量％时，因为脱氧不足，所以焊接部的强度降低，韧性也降低。另外，焊道形状恶化，特别是在向上立焊中焊道下垂，焊接操作性降低。若Si量高于1.5质量％，则焊接部的强度过大而导致韧性降低。另外，焊接部发生热裂纹。因此，Si量为0.5～1.5质量％。Si量优选为0.7质量％以上，更优选为0.8质量％以上。另外，Si量优选为1.3质量％以下，更优选为1.2质量％以下。

(Mn：1.5～3.0质量％)

Mn用于确保焊接部的淬火性而添加。Mn量低于1.5质量％时，焊接部的淬火性不足，强度和韧性降低。另外，与作为不可避免的杂质所含有的S结合而得到的MnS量也变少，因此来自MnS的热裂纹的抑制作用变小，焊接部发生热裂纹。若Mn量高于3.0质量％，则焊接部的强度过大，韧性不足。另外，由于焊接部的强度过大导致抗冷裂纹性降低。因此，Mn量为1.5～3.0质量％。Mn量优选为1.7质量％以上，更优选为1.9质量％以上。另外，Mn量优选为2.7质量％以下，更优选为2.5质量％以下。

(P：0.030质量％以下，S：0.030质量％以下)

P和S是不可避免的杂质。若P量和S量分别高于0.030质量％，则韧性的偏差变大。另外，焊接金属的抗热裂纹性显著劣化。为了防止韧性和抗热裂纹性的劣化，需要P量和S量为0.030质量％以下。在此，P量优选为0.020质量％以下，更优选为0.010质量％以下。另外，S量优选为0.020质量％以下，更优选为0.010质量％以下。

(Mg：0.1～1.0质量％)

Mg是强脱氧元素。Mg量低于0.1质量％时，焊接部(初层焊接部)发生热裂纹。另外，脱氧不充分，韧性也降低。若Mg量高于1.0质量％，则飞溅发生量变多，熔渣咬粘也发生。另外，由于焊接部的强度过大导致抗冷裂纹性降低。因此，Mg量为0.1～1.0质量％。Mg量优选为0.3质量％以上，更优选为0.4质量％以上。另外，Mg量优选为0.8质量％以下，更优选为0.6质量％以下。

(B：0.0020～0.0150质量％)

B溶存而在γ晶界偏析，具有抑制先共析铁素体生成的效果，对于焊接金属的韧性改善有效。B量低于0.0020质量％时，大部分的B作为BN而固定化为氮化物，抑制先共析铁素体的生成的效果得不到发挥，得不到韧性改善效果。若B量高于0.0150质量％，则焊接部的强度过大，焊接金属的热裂纹容易发生。此外，由于焊接部的强度过大导致抗冷裂纹性降低。因此，B量为0.0020～0.0150质量％。B量优选为0.0040质量％以上，更优选为0.0060质量％以上。另外，B量优选为0.0100质量％以下，更优选为0.0080质量％以下。

还有，B以金属、合金、氧化物的哪一种形态含有均可。

(Zr：0.01～0.50质量％)

Zr在焊接金属中使碳化物析出，具有使焊接金属的强度提高的效果。另外，具有抑制韧性的偏差的效果。为了具有上述效果，需要添加Zr达0.01质量％以上。另一方面，添加Zr高于0.50质量％时，飞溅发生量变多，焊接操作性劣化。另外，焊接金属的强度过度变大，韧性降低，韧性的偏差也变大。因此，Zr量为0.01～0.50质量％。Zr量优选为0.03质量％以上，更优选为0.05质量％以上。另外，Zr量优选为0.30质量％以下，更优选为0.10质量％以下。

(I.Ti：2.5～7.5质量％)

I.Ti表示将几乎不溶解于酸的Ti换算成TiO₂的值。I.Ti量(作为TiO₂等存在，不包括Fe－Ti等)由“酸解法”测量。

在此，酸解法所使用的溶剂使用王水，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)对于王水不溶，因此残留。将该溶液使用过滤器(滤纸是5C的网眼的细密度)进行过滤，将过滤器的残渣移动到镍制坩埚中，以煤气喷灯加热使之灰化。接着，加入碱熔剂(氢氧化钠和过氧化钠的混合物)，再次以煤气喷灯加热而使残渣熔解。接着，加入18质量％盐酸而使熔化物溶液化后，移动至量瓶，再加入纯水而定容得到分析液。分析液中的Ti浓度以“ICP发光分光分析法”测量。将该Ti浓度换算成TiO₂量而计算TiO₂量，作为I.Ti量。

I.Ti是用于确保260A左右的高电流下的向上立焊性所需要的。I.Ti量低于2.5质量％时，在向上立焊中熔渣和熔融金属本身的粘性不足，导致焊道下垂，焊接操作性降低。另一方面，若I.Ti量高于7.5质量％，则焊接金属的强度过度变大，韧性降低。因此，I.Ti量为2.5～7.5质量％。I.Ti量优选为3.5质量％以上，更优选为4.0质量％以上。另外，I.Ti量优选为6.0质量％以下，更优选为5.0质量％以下。

(S.Ti：0.05～0.50质量％)

S.Ti表示溶解于酸的Ti。S.Ti量(作为Fe－Ti等存在，几乎不含TiO₂等)以如下方式测量。首先，通过上述“酸解法”将焊丝全部量溶解到王水，过滤不溶的TiO₂源(TiO₂等)。然后，得到过滤后的溶液作为焊丝中包含的Ti源(Fe－Ti等)，使用“ICP发光分光分析法”，求得作为Ti量(Fe－Ti等)的存在，作为S.Ti量。

S.Ti具有使晶粒微细化，使韧性提高的效果。S.Ti量低于0.05质量％时，不能确认到其效果。另一方面，若S.Ti量高于0.50质量％，则焊接时的电弧不稳定导致的飞溅发生量的增加发生，焊接操作性劣化。因此，S.Ti量为0.05～0.50质量％。S.Ti量优选为0.10质量％以上，更优选为0.15质量％以上。另外，S.Ti量优选为0.40质量％以下，更优选为0.30质量％以下。

(I.Al：0.1～1.0质量％)

I.Al表示将几乎不溶解于酸的Al换算所Al₂O₃的值。I.Al量(作为氧化铝和长石等的复合氧化物存在，不含Al金属粉等的合金粉)，通过“酸解法”测量。

在此，酸解法中所使用的溶剂使用王水，溶解焊丝全部量。由此，焊丝中所含的Al源(Al金属粉等的合金粉)溶解到王水中，但Al₂O₃源(氧化铝和长石等的复合氧化物)对于王水不溶，因此残留。使用过滤器(滤纸是5C的网眼的细密度)过滤该溶液，将每个过滤器的残渣移动到镍制坩埚中，用煤气喷灯加热使之灰化。接着，加入碱熔剂(氢氧化钠和过氧化钠的混合物)，再次用煤气喷灯加热熔化残渣。接着，加入18质量％盐酸使熔化物溶液化后，移至量瓶，再加入纯水定容而得到分析液。分析液中的Al浓度以“ICP发光分光分析法”测量。将该Al浓度换算成Al₂O₃量而计算Al₂O₃量，作为I.Al量。

I.Al具有使熔渣粘度降低，使熔渣凝固温度增加的效果。利用这一效率，可以防止水平角焊和向上立焊中的焊缝下垂。I.Al量低于0.1质量％时，水平角焊和向上立焊的融合差，成为焊瘤样的焊道形状。另一方面，若I.Al量高于1.0质量％，则坡口内容易发生熔渣咬粘。因此，I.Al量为0.1～1.0质量％。I.Al量优选为0.3质量％以上，更优选为0.4质量％以上。另外，I.Al量优选为0.8质量％以下，更优选为0.6质量％以下。

(S.Al：0.02～0.50质量％)

S.Al表示溶解于酸的Al。S.Al量(作为Al金属粉等的合金粉存在，不包括氧化铝和长石等的复合氧化物)由以下方式测量。首先，通过上述“酸解法”将焊丝全部量溶解到王水中，过滤不溶的Al₂O₃源(氧化铝和长石等的复合氧化物)。然后，得到过滤后的溶液作为焊丝中所含的Al源(Al金属粉等的合金粉)，使用“ICP发光分光分析法”，求得Al量(Al金属粉等的合金粉)的存在，作为S.Al量。

Al是强脱氧元素，使焊接金属的氧量减少，具有使韧性提高的作用。S.Al量低于0.02质量％时，脱氧无效而焊接金属的氧量高，难以确保充分的强度和韧性。另一方面，若S.Al量高于0.50质量％，则Al化合物大量析出而强度显著上升，韧性降低。另外，由于焊接部的强度过大导致抗冷裂纹性降低。因此，S.Al量为0.02～0.50质量％。S.Al量优选为0.05质量％以上，更优选为0.10质量％以上。另外，S.Al量优选为0.40质量％以下，更优选为0.30质量％以下。

(I.Al/S.Al：1.6～8.0)

在本实施方式的药芯焊丝中，I.Al/S.Al需要为1.6～8.0。在此，I.Al/S.Al是I.Al量对于S.Al量的比，以下，将I.Al/S.Al表示为x。x为1.6～8.0时，能够将有助于韧性提高的焊接金属中的Al₂O₃夹杂物量控制为一定量，能够取得良好的韧性。另一方面，x低于1.6或大于8.0时，Al₂O₃夹杂物量过剩，韧性劣化，偏差也变大。因此，在本实施方式的药芯焊丝中，x为1.6～8.0。x优选为2.0～5.0。

(Na化合物中的Na换算量与K化合物中的K换算量的合计：0.05～0.30质量％)

Na和K具有使焊接中的电弧的熔滴过渡稳定化的效果。焊丝总质量中的Na换算量和K换算量的合计量低于0.05质量％时，焊接中的电弧的熔滴过渡不稳定，飞溅发生量增加。另一方面，若所述合计量高于0.30质量％，则抗吸湿性劣化，焊接金属中的扩散性氢量增加，因此容易发生冷裂纹。因此，Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计量为0.05～0.30质量％。所述合计量优选为0.10质量％以上，更优选为0.15质量％以上。另外，所述合计量优选为0.25质量％以下，更优选为0.20质量％以下。还有，Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量，哪一方为0质量％都可以。

(F：0.05～0.30质量％)

F在焊剂中作为氟化合物存在。F使焊接气氛下的氢分压减少，使焊接金属中的扩散性氢量降低。焊丝总质量中的F量低于0.05质量％时，扩散性氢量增加，焊接部发生冷裂纹。另一方面，若F量高于0.30质量％，则烟尘发生量增加，焊接操作性劣化。因此，F量为0.05～0.30质量％。F量优选为0.08质量％以上，更优选为0.10质量％以上。另外，F量优选为0.20质量％以下，更优选为0.15质量％以下。

(Fe和不可避免的杂质)

本实施方式的药芯焊丝的余量是Fe和不可避免的杂质。余量的Fe相当于构成外皮的Fe、添加到焊剂中的铁粉、合金粉的Fe。本实施方式的药芯焊丝，含有Fe为80质量％以上，优选含有83质量％以上，更优选含有85质量％以上。

没有特别规定上限，根据与其他的成分组成的关系，Fe的上限为90质量％以下。

所谓余量的不可避免的杂质，相当于不可避免的含有所述成分以外的成分(W、Ta、Cr、Cu、Ca、Li、Sb、As、N、O)，和后述的成分中选择性地添加的成分(Ni、Mo、Nb、V)等，允许在不妨碍本发明的效果的范围内含有。还有，前述的各元素作为氧化物和氮化物添加时，本实施方式的药芯焊丝的余量中也含有O和N。

另外，本实施方式的药芯焊丝，除了上述各成分以外，也可以按规定量再含有下述的至少一种的成分。

(Ni：2.0质量％以下(不含0质量))

Ni对于提高焊接金属的韧性是具有极有效的效果的元素，也可以根据需要根据使之含有。但是，使Ni含有时，若Ni量高于2.0质量％，则焊接金属中的N的饱和溶解度降低，气孔发生，韧性降低。因此，使Ni含有时，使Ni量为2.0质量％以下。另外，使Ni含有时，Ni量优选为0.10质量％以上，更优选为0.20质量％以上。另外，Ni量优选为0.50质量％以下，更优选为0.40质量％以下。

(Mo：0.5质量％以下(不含0质量))

Mo是具有使焊接金属的强度提高这一效果的元素，可以根据需要出于强度调整的目的而使之含有。但是，使Mo含有时，若添加高于0.5质量％，则焊接金属的强度过度变大，韧性降低。另外，热裂纹、冷裂纹容易发生。因此，使Mo含有时，使Mo量为0.5质量％以下。另外，使Mo含有时，Mo量优选为0.1质量％以上，更优选为0.2质量％以上。另外，Mo量优选为0.4质量％以下，更优选为0.3质量％以下。

(Nb：0.1质量％以下，V：0.1质量％以下)

Nb和V在结晶晶界偏析而使韧性劣化，加大偏差。因此，使Nb和V含有时，为了防止韧性的劣化，需要焊丝总质量中的Nb量和V量分别为0.1质量％以下。还有，也可以各自为0质量％。

(I.Ti/S.Ti：优选为8～80)

另外，地本实施方式的药芯焊丝中，I.Ti/S.Ti优选为8～80。在此，I.Ti/S.Ti是I.Ti量对于S.Ti量的比，以下，将I.Ti/S.Ti表示为y。若y为8以上，则焊接金属的氧量减少，晶粒微细化，韧性提高，韧性的偏差也得到进一步抑制。另一方面，若y高于80，则焊接金属的氧量增加，韧性有可能不稳定。另外，熔渣的密接性也变高，熔渣的咬粘有可能发生。因此，在本实施方式的药芯焊丝中，y的范围优选为8～80。y更优选为10以上。另外，y更优选为50以下。

接下来，对于本实施方式的药芯焊丝的制造方法的一个实施方式进行说明。

制造本实施方式的药芯焊丝时，首先，在钢制外皮内填充焊剂。这时，外皮优选使用拉丝加工性良好的软钢和低合金钢。另外，焊剂的组成和充填率，能够以焊丝整体的组成处于前述范围内方式根据外皮的组成和厚度等适宜调整。

接着，使用孔拉丝模和辊轮拉丝模，通过拉丝使外皮内填充有焊剂的焊丝缩径，得到具有规定的外径的药芯焊丝。

本实施方式的药芯焊丝的外径，没有特别限定，但从焊丝的生产率的观点出发，优选为1.0～2.0mm，更优选为1.2～1.6mm。

另外，如果焊丝中的各成分在本发明的范围内，则焊剂充填率能够填充为任意的值，但从焊丝的拉丝性和焊接时的操作性(送给性等)的观点出发，优选为焊丝总质量的10～25质量％，更优选为13～16质量％。还有，该焊剂充填率，以填充在外皮内的焊剂的质量对于焊丝(外皮+焊剂)的总质量的比例规定。

本实施方式的药芯焊丝，特别是向上立焊的焊接操作性良好，此外焊接金属的低温冲击韧性良好且稳定(韧性的偏差得到抑制)。

本实施方式的药芯焊丝，特别是在制造软钢、490N/mm²级高张力钢和低温用钢等的焊接结构物时适合使用。还有，本实施方式的药芯焊丝，除了适合向上立焊使用以外，在向下焊、水平焊、仰焊、水平角焊等的各种焊接中也没有特别限制而能够使用。

【实施例】

以下，列举本发明的实施例和比较例，对于本发明的效果具体地加以说明。

使用具有表1和表2所示的焊丝成分的药芯焊丝，以表3或表4所示的条件实施焊接。还有，在表中的焊丝成分中，对于不满足本发明的范围的，对数值引下划线表示。另外，余量是Fe和不可避免的杂质。另外，表1和表2中的Na量和K量，分别是Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量。

还有，No.1～31是实施例，No.32～57是比较例。

还有，药芯焊丝中含有的各成分的量中，C和S由燃烧－红外线吸收法测量，Si、Mn、Mg、B、Zr、Ni、Mo、Nb、V和P由ICP发光分光分析方法测量，Na和K由原子吸收光谱法测量，F由中和滴定法测量。

另外，I.Al、S.Al、I.Ti和S.Ti的各量，基于上述酸解法，通过ICP发光分光分析法测量。

【表1】

【表2】

【表3】

钢种	JIS G3106 SM400B
		板厚	25mm
坡口形状	40°V
		根部间隔	5mm
焊接电流	260～300A
		电弧电压	30～32V
极性	DCEP
		焊接姿势	向上立焊
保护气体种类	100％CO<sub>2</sub>
		气体流量	25L/min.

【表4】

焊接电流	200～240A
		电弧电压	26～28V
极性	DCEP
		焊接姿势	向下
保护气体种类	100％CO<sub>2</sub>
		气体流量	25L/min.

而后，对于各药芯焊丝，进行以下的评价。各评价结果显示在表6和表7中。

(机械的性质)

以表3所示的焊接条件制作对接向上立焊接头。然后，关于强度，评价板厚中央部的强度，关于韧性，在距背面2mm的位置提取试验片，对于-20℃吸收能进行评价。

强度的评价标准为，490MPa以上且640MPa以下时“合格：○”，低于490MPa或高于640MPa时“不合格：×”。

韧性的评价标准为，各例各3个试验片的-20℃吸收能的平均值为100J以上时“非常优异：◎”，80J以上且低于100J时“优异：○”，60J以上、低于80J时“差：△”，低于60J时“非常差：×”。而后，评价为“非常优异：◎”或“优异：○”的为合格。

另外，韧性的稳定性的评价标准为，各例各3个试验片的－20℃吸收能的标准偏差低于3时“非常优异：◎”，3以上并低于5时“优异：○”，5以上并低于10时“差：△”，10以上时“非常差：×”。而后，评价为“非常优异：◎”或“优异：○”的为合格。

(焊接操作性)

以表3所示的焊接条件，由向上立焊角焊感官评价操作性。还有，评价标准为，电弧稳定性、飞溅发生量、烟尘发生量、焊道外观，焊缝下垂和熔渣咬粘的各项目中，按以下的5个阶段评价。而后，评价为“非常优异：5”、“优异：4”或“较优异：3”的为合格。

“非常优异：5”

“优异：4”

“较优异：3”

“差：2”

“非常差：1”

(抗热裂纹性)

以表4所示的焊接条件制作向下对接焊接头。焊接结束后，对于初层焊接部(除去弧坑部)，以X射线透射试验(JIS Z3104)，确认在无内部裂纹，测量裂纹发生部分的总长，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)/(初层焊接部长度(除去弧坑部))×100计算。由该裂纹率评价抗热裂纹性。具体来说，裂纹率为5％以下时评价为“优异：○”，裂纹率比5％大时评价为“差：×”。而后，评价为“优异：○”的为合格。

(抗冷裂纹性)

以表5所示的焊接条件在焊接后放置96小时后，切削衬垫，通过超声波探伤试验(JIS Z 3060)、磁粉探伤试验(JIS G 0565)确认有无缺陷。再通过SEM(Scanning ElectronMicroscope)观察破面，确认裂纹的形态。具体来说，未确认到冷裂纹时评价为“优异：○”，确认到冷裂纹时评价为“差：×”。而后，评价为“优异：○”的为合格。

【表5】

钢种	JIS G3106 SM490A
		板厚	50mm
坡口形状	40°V
		根部间隔	4mm
焊接电流	200～260A
		电弧电压	23～31V
极性	DCEP
		焊接姿势	向下
预热·层间温度	75℃
		保护气体种类	100％CO<sub>2</sub>
气体流量	25L/min.

【表6】

【表7】

由以上的结果，可知以下内容。

No.32的焊丝因为C量低于0.02质量％，所以强度低，韧性差，韧性的稳定性也较差。另外，抗热裂纹性也差。

No.33的焊丝因为C量比0.10质量％大，所以强度过大，韧性差，韧性的稳定性也差。另外，电弧稳定性差，飞溅发生量和烟尘发生量多，焊接操作性差。此外，抗热裂纹性和抗冷裂纹性也差。

No.34的焊丝因为Si量低于0.5质量％，所以强度低，韧性也较差。另外，焊道外观不佳，焊缝下垂发生，焊接操作性差。

No.35的焊丝因为Si量比1.5质量％大，所以韧性较差，另外，抗热裂纹性也差。

No.36的焊丝因为Mn量低于1.5质量％，所以强度低，韧性也较差。另外，抗热裂纹性也差。

No.37的焊丝因为Mn量比3.0质量％大，所以强度过大，韧性也差。另外，抗冷裂纹性也差。

No.38的焊丝因为P量比0.030质量％大，所以韧性的稳定性较差。另外，抗热裂纹性也差。

No.39的焊丝因为S量比0.030质量％大，所以韧性的稳定性较差。另外，抗热裂纹性也差。

No.40的焊丝因为Mg量低于0.1质量％(因为不含Mg)，所以韧性差。另外，抗热裂纹性也差。

No.41的焊丝因为Mg量比1.0质量％大，所以强度过大。另外，飞溅发生量多，熔渣咬粘发生，焊接操作性差。此外，抗冷裂纹性也差。

No.42的焊丝因为B量低于0.0020质量％，所以韧性差。

No.43的焊丝因为B量比0.0150质量％大，所以强度过大。另外，抗热裂纹性和抗冷裂纹性也差。

No.44的焊丝因为Zr量低于0.01质量％(因为不含Zr)，所以韧性的稳定性较差。

No.45的焊丝因为Zr量比0.50质量％大，另外I.Al/S.Al低于1.6，所以强度过大，韧性差，韧性的稳定性也较差。另外，电弧稳定性差，飞溅发生量多，焊接操作性差。

No.46的焊丝因为Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计低于0.05质量％，另外，飞溅发生量多，所以焊接操作性差。

No.47的焊丝，因为Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计比0.30质量％大，所以抗冷裂纹性差。

No.48的焊丝因为F量低于0.05质量％，所以抗冷裂纹性差。

No.49的焊丝，因为F量比0.30质量％大，所以电弧的稳定性差，烟尘发生量多，焊接操作性差。

No.50的焊丝，因为I.Ti量低于2.5质量％，所以电弧的稳定性差，焊缝下垂发生，焊接操作性差。

No.51的焊丝，因为I.Ti量比7.5质量％大，所以强度过大，韧性也差。另外，抗冷裂纹性也差。

No.52的焊丝，因为S.Ti量低于0.05质量％，所以韧性差。

No.53的焊丝，因为S.Ti量比0.50质量％大，所以电弧稳定性差，飞溅发生量多，焊接操作性差。

No.54的焊丝，因为I.Al量低于0.1质量％(因为不含I.Al)，所以电弧稳定性差，焊道外观不佳，焊缝下垂发生，焊接操作性差。

No.55的焊丝，因为I.Al量比1.0质量％大，所以熔渣咬粘发生，焊接操作性差。

No.56的焊丝因为S.Al量低于0.02质量％，另外，I.Al/S.Al比8.0大，所以强度低，韧性也较差，韧性的稳定性也较差。

No.57的焊丝，因为S.Al量比0.50质量％大，另外，I.Al/S.Al低于1.6，所以强度过大，韧性差，韧性的稳定性也较差。另外，抗冷裂纹性也差。

另一方面，No.1～31的焊丝，因为满足本发明的范围，所以具有适当的强度，韧性优异，韧性的稳定性也优异。另外，焊接操作性优异，抗热裂纹性和抗冷裂纹性也优异。

Claims

1.一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，以焊丝总质量计，含有

C：0.02～0.10质量％、

Si：0.5～1.5质量％、

Mn：1.5～3.0质量％、

P：0.030质量％以下、

S：0.030质量％以下、

Mg：0.1～1.0质量％、

B：0.0020～0.0150质量％、

Zr：0.01～0.50质量％、

I.Ti：2.5～7.5质量％、

S.Ti：0.05～0.50质量％、

I.Al：0.1～1.0质量％、

S.Al：0.02～0.50质量％、

Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量的合计：0.05～0.30质量％、

F：0.05～0.30质量％、

Ni：0.5质量％以下、及

Fe：80质量％以上，

I.Al/S.Al为1.6～8.0。

2.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，I.Ti/S.Ti为8～80。

3.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，以焊丝总质量计，还含有Mo：0.5质量％以下且不含0质量％。

4.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，

以焊丝总质量计，还含有Mo：0.5质量％以下且不含0质量％，且I.Ti/S.Ti为8～80。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，以焊丝总质量计，还含有从Nb：0.1质量％以下，和V：0.1质量％以下所构成的群中选择的至少一种。