JP2010184295A - Solid wire for welding - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid wire, even in the case welding operation conditions are relaxed, which can secure tensile strength and toughness of a weld metal. <P>SOLUTION: The solid wire for welding has a composition comprising, by mass, 0.02 to 0.12% C, 0.30 to 1.0% Si, 1.2 to 2.0% Mn and 0.05 to 0.30% Ti, respectively, and further comprising one or more selected from the group composed of 0.2 to 2.5% Cu and/or 0.5 to 3.5% Ni, ≤1.0% (excluding 0%) Cr and/or 0.5 to 1.5% Mo, 0.0005 to 0.020% Mg, ≤0.0020% (excluding 0%) Ca, ≤0.050% (not including 0%) Al and ≤0.2% (excluding 0%) Zr, and the balance iron with inevitable impurities; wherein, X value expressed by formula (1) satisfies 4.5≤X≤6.0: X=2.5×[Mn]+5×[Ti]+50×[Mg]-100×[Ca]-30×[Al]+2.5×[Zr]...(1). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接用ソリッドワイヤに関するものであり、例えばガスシールドアーク溶接に用いるソリッドワイヤに関するものである。   The present invention relates to a solid wire for welding, for example, a solid wire used for gas shielded arc welding.

建築、造船、自動車等の製造過程における鋼板の溶接現場では、ガスシールドアーク溶接が広く採用されている。特に建築鉄骨分野においては、経済性の観点からシールドガスとしてCO2を用いた炭酸ガスシールドアーク溶接が多く用いられている。一方、近年では耐震性向上等の観点から高張力鋼の適用が拡大しつつあり、高張力鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接で接合する要求が高まっている。 Gas shield arc welding is widely used in the field of steel sheet welding in the manufacturing process of buildings, shipbuilding, automobiles, and the like. Particularly in the field of building steel frames, carbon dioxide shielded arc welding using CO 2 as a shielding gas is often used from the viewpoint of economy. On the other hand, in recent years, the application of high-strength steel is expanding from the viewpoint of improving earthquake resistance, and the demand for joining high-strength steel by carbon dioxide shielded arc welding is increasing.

非特許文献1には、建築構造用の780MPa級高張力鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接した例が開示されている。非特許文献1によれば、780MPa級の高張力鋼を溶接するにあたって、溶接金属の引張強度を一定以上確保するためには、入熱量やパス間温度を一定以下に厳格に管理する必要がある旨が記載されている。しかし、入熱量やパス間温度(以下では、これらをまとめて「施工条件」と呼ぶ場合がある。)を低くして現場溶接を行う場合、パス数が過多となって融合不良が発生したり、施工能率が低下したりするなどの不具合が生じる。そこで、施行条件を緩和した場合であっても溶接金属の引張強度を確保することが重要である。   Non-Patent Document 1 discloses an example in which a 780 MPa class high-strength steel for building structure is subjected to carbon dioxide shielded arc welding. According to Non-Patent Document 1, when welding high strength steel of 780 MPa class, it is necessary to strictly manage the heat input and interpass temperature below a certain level in order to ensure a certain level of tensile strength of the weld metal. The effect is described. However, when performing on-site welding with low heat input and inter-pass temperature (hereinafter, these may be collectively referred to as “construction conditions”), there may be an excessive number of passes, resulting in poor fusion. Inconveniences such as reduced construction efficiency occur. Therefore, it is important to ensure the tensile strength of the weld metal even when the enforcement conditions are relaxed.

一方、溶接金属の引張強度と靭性は一般にトレードオフの関係にあることから、溶接金属の引張強度を高めると靭性が低下してしまう。   On the other hand, since the tensile strength and toughness of the weld metal are generally in a trade-off relationship, increasing the tensile strength of the weld metal decreases the toughness.

すなわち、溶接の施行条件を緩和した場合であっても溶接金属の引張強度を確保し、さらに靭性も確保できるソリッドワイヤの開発が望まれている。   That is, there is a demand for the development of a solid wire that can ensure the tensile strength of weld metal and further ensure toughness even when the welding conditions are relaxed.

例えば、特許文献1には溶接金属の強度と靭性を確保した900MPa以上の高張力鋼溶接用ソリッドワイヤが開示されているが、シールドガスにAr−CO2を用いるものであり、炭酸ガスシールドアーク溶接したものではない。 For example, Patent Document 1 discloses a solid wire for welding high-strength steel of 900 MPa or more that ensures the strength and toughness of a weld metal, but uses Ar—CO 2 as a shielding gas, and is a carbon dioxide shielded arc. It is not welded.

また特許文献2、3は、炭酸ガスシールドアーク溶接をするにあたって、大入熱および高パス間温度でも溶接金属の強度および靭性が確保できるソリッドワイヤを開示している。特許文献2のソリッドワイヤは、Bを含有するとともに各種成分のバランスを調整した590MPa級の高張力鋼用のソリッドワイヤであるが、このようなB添加ソリッドワイヤを780MPa級の高張力鋼用ソリッドワイヤとして適用すると、高温割れが発生してしまう。また、特許文献3は490〜780MPa級の高張力鋼用ソリッドワイヤが開示されているが、特許文献2と同様にB添加が前提となっており、高温割れの問題が発生する。   Patent Documents 2 and 3 disclose solid wires that can ensure the strength and toughness of the weld metal even when large heat input and high interpass temperature are used in carbon dioxide shielded arc welding. The solid wire of Patent Document 2 is a solid wire for high strength steel of 590 MPa class that contains B and the balance of various components is adjusted. Such a B-added solid wire is a solid wire for high strength steel of 780 MPa class. When applied as a wire, hot cracking occurs. Further, Patent Document 3 discloses a 490 to 780 MPa class high-strength steel solid wire, but as with Patent Document 2, B is presupposed, and a problem of hot cracking occurs.

「第二吉本ビルディング」、鉄構技術、2004年6月、p.56−65“2nd Yoshimoto Building”, Steel Construction Technology, June 2004, p. 56-65

特開2007−260697号公報JP 2007-260697 A 特開2004−237333号公報JP 2004-237333 A 特開2007−260697号公報JP 2007-260697 A

本発明はこうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は780MPa級の高張力鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接するにあたって、入熱量やパス間温度等の溶接施工条件を緩和した場合であっても、溶接金属の引張強度および靭性を確保できるソリッドワイヤを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to ease welding conditions such as heat input and interpass temperature when carbon dioxide shielded arc welding of 780 MPa class high strength steel. Even if it is a case, it is providing the solid wire which can ensure the tensile strength and toughness of a weld metal.

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、ソリッドワイヤの各種成分組成を適切に制御するとともに、酸化物の形成に影響を与えるMn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrの6つの元素の含有量のバランスを適切に制御すれば、溶接施工条件を緩和した場合であっても、引張強度および靭性に優れた溶接金属が得られることを見出し、本発明を完成した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, while appropriately controlling the composition of the various components of the solid wire and appropriately controlling the balance of the contents of the six elements Mn, Ti, Mg, Ca, Al and Zr that affect the formation of oxides The present inventors have found that a weld metal excellent in tensile strength and toughness can be obtained even when the welding conditions are relaxed, and the present invention has been completed.

すなわち上記目的を解決することのできた本発明に係る溶接用ソリッドワイヤとは、C:0.02〜0.12%(質量%の意味。以下、同じ。)、Si:0.30〜1.0%、Mn:1.2〜2.0%、Ti:0.05〜0.30%を夫々含有し、更に、Cu:0.2〜2.5%および/またはNi:0.5〜3.5%、Cr:1.0%以下(0%を含まない)および/またはMo:0.5〜1.5%、Mg:0.0005〜0.020%、Ca:0.0020%以下(0%を含まない)、Al:0.050%以下(0%を含まない)およびZr:0.2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有し、残部は鉄および不可避不純物であるとともに、下記(1)式で表されるX値が4.5≦X≦6.0を満たすことを特徴とするものである。
X=2.5×[Mn]+5×[Ti]+50×[Mg]−100×[Ca]−30×[Al]+2.5×[Zr] ・・・(1)
(但し、[Mn]、[Ti]、[Mg]、[Ca]、[Al]、[Zr]は、夫々Mn、Ti、Mg、Ca、Al、Zrの含有量(質量%)を表す。)
That is, the welding solid wire according to the present invention that has solved the above-mentioned object is C: 0.02 to 0.12% (meaning mass%, the same applies hereinafter), Si: 0.30 to 1. 0%, Mn: 1.2 to 2.0%, Ti: 0.05 to 0.30%, respectively, and Cu: 0.2 to 2.5% and / or Ni: 0.5 to 3.5%, Cr: 1.0% or less (excluding 0%) and / or Mo: 0.5-1.5%, Mg: 0.0005-0.020%, Ca: 0.0020% 1 (one or more) selected from the group consisting of the following (not including 0%), Al: not exceeding 0.050% (not including 0%), and Zr: not exceeding 0.2% (not including 0%) The balance is iron and inevitable impurities, and the X value represented by the following formula (1) satisfies 4.5 ≦ X ≦ 6.0. It is what.
X = 2.5 × [Mn] + 5 × [Ti] + 50 × [Mg] −100 × [Ca] −30 × [Al] + 2.5 × [Zr] (1)
(However, [Mn], [Ti], [Mg], [Ca], [Al], and [Zr] represent the contents (mass%) of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr, respectively. )

本発明に係るソリッドワイヤは、さらにNb:0.012%以下(0%を含まない)および/またはV:0.010%以下(0%を含まない)を含有していても良い。   The solid wire according to the present invention may further contain Nb: 0.012% or less (not including 0%) and / or V: 0.010% or less (not including 0%).

本発明に係る溶接用ソリッドワイヤによれば、各種成分組成を適切に制御するとともに、酸化物の形成に影響するMn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrの含有量のバランスを適切な範囲に制御しているため、入熱量やパス間温度等の溶接施工条件を緩和(すなわち、入熱量を高め、パス間温度を高くする)した場合であっても、溶接金属の強度および靭性を確保することができる。   According to the solid wire for welding according to the present invention, various component compositions are appropriately controlled, and the balance of the contents of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr affecting the formation of oxides is within an appropriate range. Because it is controlled, the strength and toughness of the weld metal is ensured even when the welding conditions such as heat input and interpass temperature are relaxed (that is, the heat input is increased and the interpass temperature is increased). be able to.

図1(a)は鋼板の開先形状を表した概略図であり、図1(b)は溶接の層数とパス数を表した概略図である。FIG. 1A is a schematic diagram showing the groove shape of the steel sheet, and FIG. 1B is a schematic diagram showing the number of weld layers and the number of passes. 図2(a)は溶接金属の引張試験片の採取位置を表した概略図であり、図2(b)は溶接金属のシャルピー衝撃試験片の採取位置を表した概略図である。FIG. 2A is a schematic diagram showing the sampling position of the weld metal tensile test piece, and FIG. 2B is a schematic diagram showing the sampling position of the Charpy impact test piece of weld metal.

本発明に係るソリッドワイヤは、各種成分組成が適切に制御されているとともに、Mn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrの含有量のバランスが一定範囲に制御されているところに特徴がある。以下、順に説明する。   The solid wire according to the present invention is characterized in that various component compositions are appropriately controlled and the balance of the contents of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr is controlled within a certain range. Hereinafter, it demonstrates in order.

まず、本発明のソリッドワイヤの化学成分について説明する。   First, the chemical components of the solid wire of the present invention will be described.

[C:0.02〜0.12%]
Cは溶接金属の強度を確保するために有効な元素である。そこでC量を0.02%以上と定めた。C量は好ましくは0.03%以上であり、より好ましくは0.05%以上である。一方、C量が過剰になると溶接金属中にマルテンサイトなどの硬質組織を増加させ、靭性が劣化する。そこでC量を0.12%以下と定めた。C量は好ましくは0.1%以下であり、より好ましくは0.09%以下である。
[C: 0.02 to 0.12%]
C is an element effective for ensuring the strength of the weld metal. Therefore, the C amount is set to 0.02% or more. The amount of C is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. On the other hand, when the amount of C is excessive, hard structures such as martensite are increased in the weld metal, and the toughness is deteriorated. Therefore, the C amount is set to 0.12% or less. The amount of C is preferably 0.1% or less, and more preferably 0.09% or less.

[Si:0.30〜1.0%]
Siは脱酸元素であり、溶接金属を清浄にする作用を有する。また溶接金属中に歩留った場合は固溶強化により溶接金属を強化する作用を有する。そこでSi量を0.30%以上と定めた。Si量は好ましくは0.5%以上であり、より好ましくは0.6%以上である。一方、Si量が過剰になると溶接金属の強度が上昇しすぎたり、マルテンサイトなどの硬質組織が生成したりすることにより靭性が劣化する。そこでSi量は1.0%以下と定めた。Si量は好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.7%以下である。
[Si: 0.30 to 1.0%]
Si is a deoxidizing element and has a function of cleaning the weld metal. Further, when the yield is in the weld metal, the weld metal is strengthened by solid solution strengthening. Therefore, the amount of Si is set to 0.30% or more. The amount of Si is preferably 0.5% or more, and more preferably 0.6% or more. On the other hand, when the amount of Si is excessive, the strength of the weld metal is excessively increased or a hard structure such as martensite is generated, resulting in deterioration of toughness. Therefore, the Si amount is determined to be 1.0% or less. The amount of Si is preferably 0.8% or less, and more preferably 0.7% or less.

[Mn:1.2〜2.0%]
Mnは脱酸元素であり、溶接金属を清浄にする作用を有する。またMnが溶接金属中に歩留まった場合は溶接金属の組織を微細化することにより溶接金属の強度および靭性を確保することができる。そこでMn量を1.2%以上と定めた。Mn量は好ましくは1.5%以上、より好ましくは1.6%以上である。一方、Mn量が過剰になると焼入性が向上して強度が上昇しすぎたり、Mnが偏析することによってマルテンサイトなどの硬質組織が生成したりすることによって靭性が劣化する。そこでMn量を2.0%以下と定めた。Mn量は好ましくは1.9%以下であり、より好ましくは1.8%以下である。
[Mn: 1.2 to 2.0%]
Mn is a deoxidizing element and has a function of cleaning the weld metal. Further, when Mn yields in the weld metal, the strength and toughness of the weld metal can be ensured by refining the structure of the weld metal. Therefore, the amount of Mn is set to 1.2% or more. The amount of Mn is preferably 1.5% or more, more preferably 1.6% or more. On the other hand, if the amount of Mn is excessive, the hardenability is improved and the strength is excessively increased, or the toughness is deteriorated due to segregation of Mn to form a hard structure such as martensite. Therefore, the amount of Mn is set to 2.0% or less. The amount of Mn is preferably 1.9% or less, more preferably 1.8% or less.

[Ti:0.05〜0.30%]
Tiは、脱酸元素であり溶接金属を清浄にするとともに、アシキュラーフェライトと呼ばれる微細組織の生成核としても機能するため組織微細化にも寄与する元素である。そこでTi量を0.05%以上と定めた。Ti量は好ましくは0.07%以上であり、より好ましくは0.1%以上である。一方、Ti量が過剰になるとTiCの析出強化によって靭性が劣化する。そこでTi量を0.30%以下と定めた。Ti量は好ましくは0.28%以下であり、より好ましくは0.25%以下である。
[Ti: 0.05-0.30%]
Ti is a deoxidizing element, cleans the weld metal, and also functions as a microstructure nuclei called acicular ferrite, and thus contributes to refinement of the structure. Therefore, the Ti amount is set to 0.05% or more. The amount of Ti is preferably 0.07% or more, and more preferably 0.1% or more. On the other hand, when the amount of Ti becomes excessive, toughness deteriorates due to precipitation strengthening of TiC. Therefore, the amount of Ti is set to 0.30% or less. The amount of Ti is preferably 0.28% or less, and more preferably 0.25% or less.

[Cu:0.2〜2.5%および/またはNi:0.5〜3.5%]
CuおよびNiは、溶接金属の強度および靭性を確保するのに有効な元素である。そこでCu量を0.2%以上、Ni量を0.5%以上と定めた。Ni量は好ましくは1.0%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。一方、Cu量やNi量が過剰になると焼入性が向上して強度が上昇しすぎることによって靭性が劣化する。そこでCu量を2.5%以下、Ni量を3.5%以下と定めた。Cu量は好ましくは2.3%以下、より好ましくは2%以下である。Ni量は好ましくは2.5%以下、より好ましくは2.2%以下である。
[Cu: 0.2 to 2.5% and / or Ni: 0.5 to 3.5%]
Cu and Ni are effective elements for ensuring the strength and toughness of the weld metal. Therefore, the Cu amount is set to 0.2% or more, and the Ni amount is set to 0.5% or more. The amount of Ni is preferably 1.0% or more, and more preferably 1.5% or more. On the other hand, when the amount of Cu or Ni is excessive, the hardenability is improved and the strength is excessively increased, so that the toughness is deteriorated. Therefore, the Cu amount is set to 2.5% or less, and the Ni amount is set to 3.5% or less. The amount of Cu is preferably 2.3% or less, more preferably 2% or less. The amount of Ni is preferably 2.5% or less, more preferably 2.2% or less.

[Cr:1.0%以下(0%を含まない)および/またはMo:0.5〜1.5%]
CrおよびMoは、溶接金属の強度を確保するのに有効な元素である。このような効果を有効に発揮するため、Cr量は0.1%以上とすることが好ましい(より好ましくは0.15%以上)。またMo量は0.5%以上と定めた。Mo量は好ましくは0.6%以上であり、より好ましくは0.7%以上である。一方、Cr量やMo量が過剰になると焼入性が向上して強度が上昇しすぎることによって靭性が劣化する。そこでCr量を1.0%以下、Mo量を1.5%以下と定めた。Cr量は好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.6%以下である。Mo量は好ましくは1.0%以下であり、より好ましくは0.8%以下である。
[Cr: 1.0% or less (not including 0%) and / or Mo: 0.5 to 1.5%]
Cr and Mo are effective elements for ensuring the strength of the weld metal. In order to effectively exhibit such an effect, the Cr content is preferably 0.1% or more (more preferably 0.15% or more). Further, the Mo amount was determined to be 0.5% or more. The amount of Mo is preferably 0.6% or more, and more preferably 0.7% or more. On the other hand, when the amount of Cr or Mo is excessive, the hardenability is improved and the strength is excessively increased, so that the toughness is deteriorated. Therefore, the Cr content is set to 1.0% or less and the Mo content is set to 1.5% or less. The amount of Cr is preferably 0.8% or less, and more preferably 0.6% or less. The amount of Mo is preferably 1.0% or less, and more preferably 0.8% or less.

[Mg:0.0005〜0.020%、Ca:0.0020%以下(0%を含まない)、Al:0.050%以下(0%を含まない)およびZr:0.2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上]
Mg、Ca、AlおよびZrはいずれも強脱酸元素であり、脱酸作用により溶着金属を清浄にする作用を有する。このような効果を有効に発揮するため、Mg量を0.0005%以上と定めた。Ca量は0.0005%以上とすることが好ましく(より好ましくは0.0008%以上)、Al量は0.003%以上とすることが好ましく、Zr量は0.03%以上とすることが好ましい。一方、Ca量は過剰になるとスパッタが増加し著しく作業性が劣化するため、0.0020%以下と定めた。Ca量は好ましくは0.0018%以下、より好ましくは0.0017%以下である。また、Mgは後述するように酸化物を微細化する効果があるものの、Mg量が過剰になると微細な酸化物が凝集することによって粗大酸化物を形成してしまう。そこでMg量を0.020%以下と定めた。Mg量は好ましくは0.018%以下であり、より好ましくは0.015%以下である。Alは後述するように粗大酸化物を形成しやすい元素であるため、Al量を0.050%以下と定めた。Al量は好ましくは0.045%以下であり、より好ましくは0.043%以下である。Zr量は過剰になると粗大な炭化物を形成し、かえって靭性を低下させるため、0.2%以下と定めた。
[Mg: 0.0005 to 0.020%, Ca: 0.0020% or less (not including 0%), Al: 0.050% or less (not including 0%), and Zr: 0.2% or less ( 1 or more selected from the group consisting of:
Mg, Ca, Al, and Zr are all strong deoxidizing elements and have the effect of cleaning the deposited metal by deoxidation. In order to effectively exhibit such an effect, the Mg content is set to 0.0005% or more. The Ca content is preferably 0.0005% or more (more preferably 0.0008% or more), the Al content is preferably 0.003% or more, and the Zr content is 0.03% or more. preferable. On the other hand, when the amount of Ca is excessive, spatter increases and workability is remarkably deteriorated. The Ca content is preferably 0.0018% or less, more preferably 0.0017% or less. Moreover, although Mg has the effect of refining the oxide as will be described later, when the amount of Mg is excessive, the fine oxide aggregates to form a coarse oxide. Therefore, the Mg content is set to 0.020% or less. The amount of Mg is preferably 0.018% or less, more preferably 0.015% or less. Since Al is an element that easily forms a coarse oxide as will be described later, the Al content is determined to be 0.050% or less. The amount of Al is preferably 0.045% or less, and more preferably 0.043% or less. If the amount of Zr is excessive, coarse carbides are formed and the toughness is lowered.

本発明に係るソリッドワイヤの基本成分は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物(例えば、P,S,N)がワイヤ中に含まれることは当然に許容される。さらに本発明に係るソリッドワイヤは必要に応じて、以下の任意元素を含有していても良い。   The basic components of the solid wire according to the present invention are as described above, and the balance is substantially iron. However, it is naturally allowed that unavoidable impurities (for example, P, S, N) brought in depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are included in the wire. Furthermore, the solid wire according to the present invention may contain the following optional elements as necessary.

[Nb:0.012%以下(0%を含まない)および/またはV:0.010%以下(0%を含まない)]
NbおよびVは組織を微細化することにより、溶接金属の強度を向上させる作用を有するが、NbやVの炭化物が析出すると延性を劣化させ、靭性の向上も妨げるので、含有する場合であってもできるだけ制限することが好ましい。従ってNb量は好ましくは0.012%以下(より好ましくは0.005%以下)であり、V量は好ましくは0.010%以下(より好ましくは0.005%以下)である。なお、特に靭性向上の観点からはNbおよびVは含有しない方が好ましい。
[Nb: 0.012% or less (not including 0%) and / or V: 0.010% or less (not including 0%)]
Nb and V have the effect of improving the strength of the weld metal by refining the structure, but when Nb and V carbides precipitate, the ductility deteriorates and the toughness is prevented from being improved. It is also preferable to limit as much as possible. Therefore, the Nb amount is preferably 0.012% or less (more preferably 0.005% or less), and the V amount is preferably 0.010% or less (more preferably 0.005% or less). In particular, from the viewpoint of improving toughness, it is preferable not to contain Nb and V.

本発明のソリッドワイヤは上記のように化学成分組成が制御されているため、溶接施工条件を緩和した場合であっても溶接金属の十分な引張強度を確保することができるものである。   Since the solid wire of the present invention has a controlled chemical composition as described above, it is possible to ensure a sufficient tensile strength of the weld metal even when the welding conditions are relaxed.

一方、溶接金属の靭性は、一般に溶接金属のミクロ組織に影響を受けるものであるが、特に780MPa級以上の高張力鋼についてはミクロ組織の影響に加えて、酸化物の形態に大きく支配されるようになる。これは酸化物がボイドの起点として作用するためである。溶接金属の靭性を向上させるためには、溶接金属中の酸化物を微細に分散させることが有効であるが、本発明者らは、Mn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrの6つの元素が酸化物の微細分散に大きく影響を与えていることを見出した。   On the other hand, the toughness of the weld metal is generally influenced by the microstructure of the weld metal, but particularly for high-tensile steels of 780 MPa class or higher, in addition to the influence of the microstructure, it is largely controlled by the oxide form. It becomes like this. This is because the oxide acts as a starting point for voids. In order to improve the toughness of the weld metal, it is effective to finely disperse the oxide in the weld metal, but the present inventors have included six elements of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr. Has been found to greatly affect the fine dispersion of oxides.

より詳細には、Mn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrの含有量を、下記(1)式で表されるX値が4.5≦X≦6.0となるように制御することによって、溶接金属の靭性を向上させることができる。
X=2.5×[Mn]+5×[Ti]+50×[Mg]−100×[Ca]−30×[Al]+2.5×[Zr] ・・・(1)
(但し、[Mn]、[Ti]、[Mg]、[Ca]、[Al]、[Zr]は、夫々Mn、Ti、Mg、Ca、Al、Zrの含有量(質量%)を表す。)
More specifically, by controlling the contents of Mn, Ti, Mg, Ca, Al and Zr so that the X value represented by the following formula (1) is 4.5 ≦ X ≦ 6.0. The toughness of the weld metal can be improved.
X = 2.5 × [Mn] + 5 × [Ti] + 50 × [Mg] −100 × [Ca] −30 × [Al] + 2.5 × [Zr] (1)
(However, [Mn], [Ti], [Mg], [Ca], [Al], and [Zr] represent the contents (mass%) of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr, respectively. )

溶接金属中の酸化物のサイズは、(i)酸化物が形成され始める温度、(ii)酸化物を形成する元素の脱酸力、および(iii)形成された酸化物と溶鋼の濡れ性、等によって決定される。上記(1)式におけるMn、Ti、Mg、Ca、AlおよびZrに乗ずる係数は数多くの基礎実験から算出されたものであり、前記(i)〜(iii)の因子を全て含めて各元素が酸化物のサイズに与える影響を反映したものである。   The size of the oxide in the weld metal is (i) the temperature at which the oxide begins to form, (ii) the deoxidizing power of the element that forms the oxide, and (iii) the wettability of the formed oxide and molten steel, Determined by etc. The coefficients multiplied by Mn, Ti, Mg, Ca, Al and Zr in the above formula (1) are calculated from a number of basic experiments, and each element including all the factors (i) to (iii) It reflects the effect on oxide size.

本発明において酸化物とは、Mn、Ti、Mg、Ca、Al、またはZrの単独酸化物の他、少量のSi酸化物を含む場合もあり、これらの酸化物が複合した酸化物も含む意味である。   The oxide in the present invention means that it may contain a small amount of Si oxide in addition to a single oxide of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, or Zr, and also includes an oxide in which these oxides are combined. It is.

上記(1)式で与えられるX値が4.5未満となると酸化物の個数は少ないものの大きさが粗大になり、6.0を超える場合は酸化物の大きさが微細になるものの個数が多くなるという傾向を示す。上記(1)式において、Mn、Ti、MgおよびZrは正の係数を乗じており、CaおよびAlは負の係数を乗じている。すなわち、Mn、Ti、MgおよびZrは酸化物の大きさを微細にする効果があるものの、含有量が過剰になると酸化物の個数が多くなる。一方、CaおよびAlは酸化物を粗大にする作用を有する。   When the X value given by the above equation (1) is less than 4.5, the number of oxides is small, but the size becomes coarse. When it exceeds 6.0, the number of oxides becomes small. It shows a tendency to increase. In the above equation (1), Mn, Ti, Mg and Zr are multiplied by positive coefficients, and Ca and Al are multiplied by negative coefficients. That is, Mn, Ti, Mg, and Zr have the effect of reducing the size of the oxide, but if the content is excessive, the number of oxides increases. On the other hand, Ca and Al have the effect of coarsening the oxide.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

表1、2に示す化学成分組成のワイヤを用意し(ワイヤ径:1.2mm)、図1(図1(a)は溶接前を表し、図1(b)は溶接後を表す)に示した開先形状の鋼板を以下に示す溶接条件で溶接した。尚、表1、2には、不可避不純物中のN量だけは記載した。   Wires having the chemical composition shown in Tables 1 and 2 were prepared (wire diameter: 1.2 mm) and shown in FIG. 1 (FIG. 1 (a) represents before welding, and FIG. 1 (b) represents after welding). The groove-shaped steel plate was welded under the following welding conditions. In Tables 1 and 2, only the amount of N in the inevitable impurities is shown.

Figure 2010184295
Figure 2010184295

Figure 2010184295
Figure 2010184295

[溶接条件]
電流 :280A
電圧 :35V
溶接速度 :25cm/min
入熱量 :24kJ/cm
予熱温度およびパス間温度:250℃
層数/パス数 :5層/10パス
シールドガス :100%CO2
母材鋼板 :HT780
[Welding conditions]
Current: 280A
Voltage: 35V
Welding speed: 25 cm / min
Heat input: 24 kJ / cm
Preheating temperature and interpass temperature: 250 ° C
Number of layers / number of passes: 5 layers / 10 passes Shield gas: 100% CO 2
Base material steel plate: HT780

[溶接金属の引張試験]
図2(a)に示す位置から、JIS Z2201に規定される1A号試験片を採取し、JIS Z2241に従って溶接金属の引張試験を行った。溶接金属の引張強度は780MPa以上を合格とした。
[Tensile test of weld metal]
From the position shown in FIG. 2A, a No. 1A test piece defined in JIS Z2201 was sampled, and a tensile test of the weld metal was performed according to JIS Z2241. The tensile strength of the weld metal was 780 MPa or more.

[溶接金属のシャルピー衝撃試験]
図2(b)に示す位置から、JIS Z2242に規定される10mm×10mm×55mmのサイズの試験片を採取し、JIS Z2242に従って0℃におけるシャルピー吸収エネルギー(vE0)を求めた。vE0が70J以上のものを合格とした。
[Charpy impact test of weld metal]
A test piece having a size of 10 mm × 10 mm × 55 mm defined in JIS Z2242 was taken from the position shown in FIG. 2B, and Charpy absorbed energy (vE 0 ) at 0 ° C. was determined according to JIS Z2242. A sample having a vE 0 of 70 J or more was accepted.

その結果を表3、4に示す。   The results are shown in Tables 3 and 4.

Figure 2010184295
Figure 2010184295

Figure 2010184295
Figure 2010184295

鋼種1〜17はワイヤの化学成分およびX値が本発明で規定する範囲を満たしており、入熱量:24kJ/cm、パス間温度:250℃という施工条件でも溶接金属の引張強度と靭性を確保することができたものである。   Steel types 1 to 17 satisfy the ranges specified in the present invention for the chemical composition and X value of the wire, and ensure the tensile strength and toughness of the weld metal even under the construction conditions of heat input: 24 kJ / cm and interpass temperature: 250 ° C. It was possible.

一方、鋼種18〜30は化学成分またはX値のいずれかが本発明で規定する範囲を外れたため、溶接金属の靭性が低下している。   On the other hand, since the steel types 18 to 30 are out of the range defined in the present invention by either the chemical component or the X value, the toughness of the weld metal is lowered.

また鋼種31は、引張強度および靭性は良好であったものの、Bを添加したため割れが発生した例である。さらに、鋼種32は、引張強度は良好であったものの、Zr量が過剰になって靭性が低下した例である。   Steel type 31 is an example in which cracking occurred because B was added although tensile strength and toughness were good. Furthermore, steel type 32 is an example in which although the tensile strength was good, the amount of Zr was excessive and the toughness was lowered.

Claims (2)

C :0.02〜0.12%(質量%の意味。以下、同じ。)、
Si:0.30〜1.0%、
Mn:1.2〜2.0%、
Ti:0.05〜0.30%を夫々含有し、更に、
Cu:0.2〜2.5%および/またはNi:0.5〜3.5%、
Cr:1.0%以下(0%を含まない)および/またはMo:0.5〜1.5%、
Mg:0.0005〜0.020%、Ca:0.0020%以下(0%を含まない)、Al:0.050%以下(0%を含まない)およびZr:0.2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有し、残部は鉄および不可避不純物であるとともに、
下記(1)式で表されるX値が4.5≦X≦6.0を満たすことを特徴とする溶接用ソリッドワイヤ。
X=2.5×[Mn]+5×[Ti]+50×[Mg]−100×[Ca]−30×[Al]+2.5×[Zr] ・・・(1)
(但し、[Mn]、[Ti]、[Mg]、[Ca]、[Al]、[Zr]は、夫々Mn、Ti、Mg、Ca、Al、Zrの含有量(質量%)を表す。)
C: 0.02 to 0.12% (meaning mass%, hereinafter the same),
Si: 0.30 to 1.0%,
Mn: 1.2 to 2.0%,
Ti: each containing 0.05 to 0.30%,
Cu: 0.2-2.5% and / or Ni: 0.5-3.5%,
Cr: 1.0% or less (excluding 0%) and / or Mo: 0.5-1.5%
Mg: 0.0005 to 0.020%, Ca: 0.0020% or less (not including 0%), Al: 0.050% or less (not including 0%), and Zr: 0.2% or less (0 Containing at least one selected from the group consisting of: and the balance being iron and inevitable impurities,
An X value represented by the following formula (1) satisfies 4.5 ≦ X ≦ 6.0.
X = 2.5 × [Mn] + 5 × [Ti] + 50 × [Mg] −100 × [Ca] −30 × [Al] + 2.5 × [Zr] (1)
(However, [Mn], [Ti], [Mg], [Ca], [Al], and [Zr] represent the contents (mass%) of Mn, Ti, Mg, Ca, Al, and Zr, respectively. )
更に、
Nb:0.012%以下(0%を含まない)および/またはV:0.010%以下(0%を含まない)を含有する請求項1に記載の溶接用ソリッドワイヤ。
Furthermore,
2. The solid wire for welding according to claim 1, containing Nb: 0.012% or less (excluding 0%) and / or V: 0.010% or less (excluding 0%).
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