KR100764301B1 - Solid wires for gas-shielded arc welding and gas-shielded arc welding method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 와이어의 전체 질량 기준으로, 탄소(C) 0.03 내지 0.15질량%; 규소(Si) 0.50 내지 1.50질량%; 망간(Mn) 1.00 내지 3.00질량%; 황(S) 0.020 내지 0.150질량%; 및 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.20질량%, 지르코늄(Zr) 0.01 내지 0.20질량%, 란타늄(La) 0.01 내지 0.05질량% 및 세륨(Ce) 0.01 내지 0.05질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물인 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 제공한다. 상기 솔리드 와이어는 1.0m/분 이상의 고속 용접에서도 안정적으로 비드를 형성할 수 있고, 두께 0.6 내지 10mm의 강판의 용접에서 낮은 고온균열성 및 우수한 피로 강도, 인장 강도 및 인성을 갖는 용접 접합부를 산출할 수 있다. The present invention is 0.03 to 0.15% by mass of carbon (C) based on the total mass of the wire; Silicon (Si) 0.50-1.50 mass%; 1.00-3.00 mass% of manganese (Mn); Sulfur (S) from 0.020 to 0.150 mass%; And 0.01 to 0.20% by mass of titanium (Ti), 0.01 to 0.20% by mass of zirconium (Zr), 0.01 to 0.05% by mass of lanthanum (La), and 0.01 to 0.05% by mass of cerium (Ce). And the balance provides a solid wire for gas shield arc welding, which is iron and inevitable impurities. The solid wire can stably form beads even at high speed welding of 1.0 m / min or more, and can produce weld joints having low high temperature crackability and excellent fatigue strength, tensile strength and toughness in welding steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm. Can be.
Description
도 1은 랩-필렛 용접 접합부의 용접 선단을 도해한 것이다. 1 illustrates the weld tip of a wrap-fillet weld joint.
도 2a는 시험편이 샘플링되는 곳을 나타내는 단면도이고, 도 2b는 물고기뼈(fishbone) 균열 시험에서 시험편을 준비하는 방법을 나타내는 평면도이다. FIG. 2A is a cross-sectional view showing where the specimen is sampled, and FIG. 2B is a plan view showing a method of preparing the specimen in a fishbone crack test.
본 발명은 예컨대 자동차 강판과 같은 0.6 내지 10mm 두께의 연강판 및 고장력 강판의 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어에 관한 것이다. The present invention relates to solid wire for gas shielded arc welding of 0.6-10 mm thick mild steel sheets and high tensile steel sheets, for example automotive steel sheets.
가스 쉴드 아크 용접으로 용접된 구조물은 고품질이어야 하고, 그의 제조 방법은 더욱 철저한 노동력 절감 및 고효율성을 제공해야 한다. 예를 들어 자동차 산업에서, 용접 로봇을 사용한 용접의 완전 자동화가 추진되고, 현행의 상업적 제조 라인에서 용접은 약 1.0m/분의 속도로 수행된다. 더욱 고속에서 더욱 고효율을 갖는 용접이 요구되고 있다. Structures welded by gas shield arc welding should be of high quality and their manufacturing method should provide more thorough labor savings and high efficiency. In the automotive industry, for example, full automation of welding using welding robots is promoted, and welding in current commercial manufacturing lines is carried out at a speed of about 1.0 m / min. There is a demand for welding with higher efficiency at higher speeds.
상기 강판 구조물은 전세계적 환경 문제에 부응할 상당한 기술적 기회를 갖는다. 이들 중에서, 고장력 강판을 사용한 게이지 감소(치수 감소) 요구가 중량 감소를 통한 연료 효율 개선을 위하여 자동차 산업에서 시급해지고 있다. 그러나, 제조된 용접체는 용접점의 피로 강도가 보통의 모재(base metal)에 비해 증가하지 않고 통상의 연강과 동등한 한편 용접점으로의 부하 응력이 증가하기 때문에 고장력 강판 재료 본래의 피로 강도를 나타내지 않는다. The steel plate structures have significant technical opportunities to meet global environmental issues. Among them, the demand for gauge reduction (dimension reduction) using high tensile steel sheet is urgent in the automobile industry for improving fuel efficiency through weight reduction. However, the fabricated welds do not exhibit the inherent fatigue strength of high tensile steel sheet materials because the fatigue strength of the welded spot does not increase compared to the ordinary base metal, but is equivalent to that of ordinary mild steel, while the load stress to the welded spot increases. Do not.
통상적인 충전 금속 재료를 사용하여 용접 효율을 한층 더 개선하기 위해 1.3m/분을 초과하는 고속으로 용접을 실시할 경우 언더컷(undercut) 비드 및 험핑(humping) 비드와 같은 불규칙한 비드가 생성되는 경향이 있다. 게다가, 랩-필렛(lap-fillet) 용접점의 루트 간격(root opening)은 종종 작업의 프레스 정확도의 편차로 인해 변동하고, 1.9mm보다 큰 루트 간격으로 고속 용접이 수행될 경우, 용락(鎔落; burn through) 및 천공(perforation)과 같은 용접 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 고속 용접에서도 안정적으로 비드를 생성할 수 있고 루트 갭에 걸쳐 가교시킬 수 있는 넓은 비드를 수득할 수 있는 용접 재료에 대한 강한 수요가 있어 왔다. Welding at high speeds, in excess of 1.3 m / min, to further improve welding efficiency using conventional fill metal materials tends to produce irregular beads such as undercut beads and humping beads. have. In addition, the root opening of lap-fillet welds often fluctuates due to variations in the press accuracy of the work, and when high speed welding is performed with a root spacing greater than 1.9 mm, welding defects such as burn through and perforation may occur. Thus, there has been a strong demand for welding materials that can produce beads even in high speed welding stably and obtain wide beads that can be crosslinked over the root gap.
두께 6mm 이하의 강판의 가스 쉴드 아크 용접을 위한 종래의 솔리드 와이어는 일본 특허공개 제1993-305476호 공보에서 찾을 수 있다. 이 솔리드 와이어는 6mm 두께의 얇은 판을 1.0m/분 이상의 고속으로 용접할 때 용접 작업성 및 용접 품질을 개선하기 위한 것으로, 탄소(C) 0.02 내지 0.10질량%, 규소(Si) 0.8 내지 1.2질량%, 망간(Mn) 1.0 내지 1.8질량%, 인(P) 0.020질량% 이하, 황(S) 0.020 내지 0.100질량%, 알루미늄(Al) 0.005질량% 이하, 산소(O) 0.0070질량% 이하, 및 질소(N) 0.00790질량% 이하를 함유하고 잔부는 철(Fe) 및 불가피적 불순물이며, 여기서 Mn 내지 Si의 비(Mn/Si)는 1.2 내지 1.8이다. 이 기술은 다량의 황을 첨가하여 용융 금속의 표면 장력을 조정함으로써 고속 용접에서의 비드 형성능을 개선하기 위한 것이다. Conventional solid wires for gas shield arc welding of steel sheets with a thickness of 6 mm or less can be found in Japanese Patent Application Laid-Open No. 199-305476. This solid wire is used to improve welding workability and welding quality when welding a 6 mm thick thin plate at a speed of 1.0 m / min or higher. The carbon (C) is 0.02 to 0.10% by mass and the silicon (Si) is 0.8 to 1.2% by mass. %, Manganese (Mn) 1.0-1.8 mass%, phosphorus (P) 0.020 mass% or less, sulfur (S) 0.020-0.100 mass%, aluminum (Al) 0.005 mass% or less, oxygen (O) 0.0070 mass% or less, and It contains 0.00790 mass% or less of nitrogen (N), and remainder is iron (Fe) and an unavoidable impurity, where the ratio (Mn / Si) of Mn to Si is 1.2 to 1.8. This technique is intended to improve bead formation in high speed welding by adding a large amount of sulfur to adjust the surface tension of the molten metal.
통상적인 용접 재료를 사용하여 모재로서의 강판을 고속 용접하는 것은 불규칙한 비드는 아니더라도 종종 볼록(convex) 비드를 초래한다. 이러한 볼록 비드는 용접의 돌출부에서 응력 집중으로 인해 피로 강도를 종종 감소시킨다. 그 결과, 용접을 통상적인 기법에서보다 더 낮은 용접 속도로 실시해야 한다. 따라서, 이들 구조에서 고장력 강판의 더 광범위한 적용을 위해 높은 피로 강도를 갖는 용접 구조를 제공할 수 있고 만족스러운 용접 효율을 유지할 수 있는 용접 재료를 제공하려는 요구가 있어 왔다. High speed welding of the steel sheet as a base material using conventional welding materials often results in convex beads, even if not irregular beads. Such convex beads often reduce fatigue strength due to stress concentrations in the protrusions of the weld. As a result, welding should be carried out at lower welding speeds than in conventional techniques. Accordingly, there has been a need to provide a welding material that can provide a weld structure with high fatigue strength for a broader application of high tensile steel sheets in these structures and which can maintain satisfactory welding efficiency.
용접점에 압축 응력을 부여할 수 있는 용접 재료가 접합부의 피로 강도를 개선시키기 위해 통상적으로 사용되어 왔다. 구체적으로는, 잔여 응력은 마르텐사이트 변형 개시 온도(이후 "Ms점"으로 지칭함)를 저하시킴으로써 감소되어, 저온에서 변형 팽창을 이용할 수 있게 한다. 예를 들어, 일본 특허공개 제1999-138290호에는 전형적으로 C, Cr, Ni, Si, Mn, Mo 및 Nb 함량에 소정의 조성을 갖는 것을 이용하여 250 내지 170℃의 제어된 Ms점을 갖는 용접 재료를 제안되어 있다. Welding materials capable of imparting compressive stress to the weld point have been commonly used to improve the fatigue strength of the joint. Specifically, the residual stress is reduced by lowering the martensite strain initiation temperature (hereinafter referred to as "Ms point"), making it possible to use strain expansion at low temperatures. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1999-138290 discloses a welding material having a controlled Ms point of 250 to 170 ° C, typically using those having a predetermined composition in C, Cr, Ni, Si, Mn, Mo, and Nb contents. Is proposed.
그러나, 상기 종래 기술은 다음의 불리점을 갖는다. 일본 특허공개 제1993-305476호에 기술된 솔리드 와이어에 첨가된 황(S)은 용융 금속의 계면 장력 및 유 동성을 크게 변화시키는 원소이고 특정량에서 고속 용접을 실현시킬 수 있다. 그러나, 황은 고온 균열을 촉진시킨다. 이러한 경향(고온 균열 촉진)은 0.02% 이상의 황과 컴파운딩된 충전 금속 재료를 사용하는 용접 금속에서 두드러진다. 특히, 고온 균열은 용접이 1.0m/분 이상의 고속으로 수행될 경우 1.0mm보다 큰 변화하는 루트 간격에서 매우 자주 발생한다. However, the prior art has the following disadvantages. Sulfur (S) added to the solid wire described in Japanese Patent Laid-Open No. 193-305476 is an element that greatly changes the interfacial tension and fluidity of molten metal and can realize high speed welding at a specific amount. However, sulfur promotes hot cracking. This tendency (hot crack promotion) is evident in weld metals using filler metal materials compounded with sulfur of at least 0.02%. In particular, hot cracking occurs very often at varying root intervals greater than 1.0 mm when welding is performed at high speeds of 1.0 m / min or more.
황은 고온 균열을 초래할 뿐만 아니라 재료의 강도 및 인성을 감소시키는데, 이는 황의 양이 증가함에 따라 황화물이 굵어지기 때문이다. 일본 공업규격(JIS) G 4804에 따른 황화된 자유 기계가공 강 재료, 즉 기계가공 강은 다량의 황을 함유함으로써 개선된 기계가공성을 갖는다(SUM 24L, 황 0.26 내지 0.35질량% 함유). 그러나, 일반적으로 강도, 인성, 및 다른 기계적 특성을 일정 수준으로 요구하는 용접 금속에서는 황이 이들 특성에 매우 해롭기 때문에 황 함량은 0.03% 이하로 최소화된다. 따라서, 일본 특허공개 제1993-305476호에 기술된 솔리드 와이어는 보통의 와이어보다 훨씬 높은 고온균열성(hot-crack susceptibility) 및 더 낮은 강도 및 인성을 나타낸다. Sulfur not only results in hot cracking but also reduces the strength and toughness of the material because the sulfide thickens as the amount of sulfur increases. Sulfurized free machined steel materials, ie machined steels according to Japanese Industrial Standard (JIS) G 4804 have improved machinability by containing a large amount of sulfur (SUM 24L, containing 0.26 to 0.35% by mass of sulfur). However, in weld metals that generally require some level of strength, toughness, and other mechanical properties, sulfur content is minimized to 0.03% or less because sulfur is very detrimental to these properties. Therefore, the solid wire described in Japanese Patent Laid-Open No. 193-305476 shows much higher hot-crack susceptibility and lower strength and toughness than ordinary wire.
일본 특허공개 제1999-183890호에 기술된 용접 재료는 Cr 및 Ni와 같은 고가의 합금 원소를 다량 함유하며, 솔리드 와이어로서 사용될 경우 불량한 인발성을 나타내며, 매우 고가의(고단가) 용접 재료이다. 상기 용접 재료는 강판의 용접에서 요구되는 고속 용접에 대해 불량한 적용성을 갖는데, 상기 용접 금속이 높은 점성을 갖기 때문이다. 또한 점적(droplet) 이동에 대해 저항이 있어, 스패터(spatter)(용접 슬래그)의 원인이 된다. 따라서, 이들 물질은 실제의 용접 라인 에 대한 적용성이 불량하다. The welding material described in Japanese Patent Laid-Open No. 1999-183890 contains a large amount of expensive alloying elements such as Cr and Ni, shows poor pullability when used as a solid wire, and is a very expensive (high cost) welding material. The welding material has poor applicability to the high speed welding required for the welding of steel sheets, because the welding metal has high viscosity. In addition, there is resistance to droplet movement, which causes spatter (welding slag). Thus, these materials have poor applicability to actual welding lines.
이러한 상황에서, 본 발명의 목적은 0.6 내지 10mm의 두께를 갖는 강판의 용접에서 1.0m/분 이상의 고속 용접에서도 안정적으로 비드를 형성할 수 있고, 낮은 고온균열성을 갖고 피로 강도, 인장 강도 및 인성이 우수한 용접 접합부를 산출할 수 있는 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 제공하는 것이다. In this situation, it is an object of the present invention to stably form beads even at high speed welding of 1.0 m / min or more in the welding of steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm, and have low hot cracking properties, fatigue strength, tensile strength and toughness. It is to provide a solid wire for gas shielded arc welding that can yield this excellent weld joint.
구체적으로는, 본 발명은, 제 1 실시양태에서, 와이어의 전체 질량 기준으로, 탄소(C) 0.03 내지 0.15질량%; 규소(Si) 0.50 내지 1.50질량%; 망간(Mn) 1.00 내지 3.00질량%; 황(S) 0.020 내지 0.150질량%; 및 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.20질량%, 지르코늄(Zr) 0.01 내지 0.20질량%, 란타늄(La) 0.01 내지 0.05질량% 및 세륨(Ce) 0.01 내지 0.05질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물이며, 불가피적 불순물로서의 인(P)의 함량이 0.025질량% 이하이고, 하기 수학식 1에 따라 결정되는 A값이 100 이상인 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 제공한다:Specifically, in the first embodiment, the present invention is based on the total mass of the wire, 0.03 to 0.15 mass% of carbon (C); Silicon (Si) 0.50-1.50 mass%; 1.00-3.00 mass% of manganese (Mn); Sulfur (S) from 0.020 to 0.150 mass%; And 0.01 to 0.20% by mass of titanium (Ti), 0.01 to 0.20% by mass of zirconium (Zr), 0.01 to 0.05% by mass of lanthanum (La), and 0.01 to 0.05% by mass of cerium (Ce). And, the remainder is iron and unavoidable impurities, the content of phosphorus (P) as an unavoidable impurity is 0.025% by mass or less, to provide a solid wire for gas shielded arc welding with an A value of 100 or more determined according to the following equation (1) do:
상기 식에서, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce] 및 [S]는 각각 와이어의 Mn, Ti, Zr, La, Ce 및 S 함량(질량%)을 나타낸다. In the above formula, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce] and [S] represent Mn, Ti, Zr, La, Ce and S contents (mass%) of the wire, respectively.
본 발명에 따른 솔리드 와이어는 와이어의 전체 중량 기준으로 0.020 내지 0.150질량%의 특정한 황(S) 함량을 가지며, 이로써, 용융 금속이 후방으로 덜 유동하고 폭 방향으로 더 유동할 수 있게 된다. 또한, 상기 솔리드 와이어는 1.00 내지 3.00질량%의 망간(Mn) 함량을 갖는다. 이로써 MnS의 결정화가 유발되어, 솔리드 와이어의 공융 온도가 상승하고 고온균열성이 감소하게 된다. 게다가, 솔리드 와이어는 황화물을 형성하는 경향이 있는 Ti, Zr, La 및 Ce로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 적당량 함유한다. 이로써 상기 원소를 함유하고 높은 융점을 갖는 황화물이 형성되어 황이 모상(matrix phase)에 분산된다. 이로써, 입계에서의 황화물의 형성이 방지된다. 또한, 솔리드 와이어에서, 수학식 1에 따라 결정되는 A값은 100 이상으로 설정되며, 이에 의해 고속 용접에서 비드가 안정적으로 형성되며, 고온균열성이 감소되고 피로 강도가 우수한 용접 접합부가 고장력 강판의 용접에서도 얻어질 수 있다. The solid wire according to the invention has a specific sulfur (S) content of 0.020 to 0.150% by mass, based on the total weight of the wire, thereby allowing the molten metal to flow less backwards and more in the width direction. In addition, the solid wire has a manganese (Mn) content of 1.00 to 3.00% by mass. This causes crystallization of MnS, which increases the eutectic temperature of the solid wire and reduces the high temperature crackability. In addition, the solid wire contains an appropriate amount of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, La, and Ce, which tend to form sulfides. This results in the formation of sulfides containing these elements and having a high melting point so that sulfur is dispersed in the matrix phase. This prevents the formation of sulfides at grain boundaries. In addition, in the solid wire, the A value determined according to Equation 1 is set to 100 or more, whereby beads are stably formed in high-speed welding, a high temperature cracking property is reduced, and a weld joint having excellent fatigue strength of the high tensile steel sheet is formed. It can also be obtained by welding.
솔리드 와이어는 1.50질량% 이상의 망간(Mn) 함량을 가질 수 있다. 이는 고온균열성을 크게 감소시킬 수 있다. The solid wire may have a manganese (Mn) content of at least 1.50 mass%. This can greatly reduce hot cracking.
또한, 솔리드 와이어는 0.040질량% 이상의 황(S) 함량을 가질 수 있다. 이로써 고속 용접에서 비드가 더욱 안정적으로 형성될 수 있고 피로 강도가 개선된다. In addition, the solid wire may have a sulfur (S) content of 0.040% by mass or more. This allows beads to be formed more stably in high speed welding and improves fatigue strength.
또한, 본 발명은, 제 2 실시양태에서, 와이어의 전체 질량 기준으로, 탄소(C) 0.02 내지 0.15질량%; 규소(Si) 0.50 내지 1.50질량%; 망간(Mn) 1.00 내지 3.00질량%; 황(S) 0.020 내지 0.150질량%; 니오븀(Nb) 0.005 내지 0.5질량%; 및 바 나듐(V) 0.005 내지 0.5질량%, 알루미늄(Al) 0.010 내지 0.5질량%, 크롬(Cr) 0.005 내지 0.5질량%, 니켈(Ni) 0.005 내지 0.5질량% 및 붕소(B) 0.0010 내지 0.0100질량%를 함유하고; 잔부는 철 및 불가피적 불순물이며, 불가피적 불순물로서의 인(P)의 함량이 0.025질량% 이하인 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 제공한다. Moreover, in 2nd embodiment, this invention is 0.02-0.15 mass% of carbon (C) on the basis of the total mass of a wire; Silicon (Si) 0.50-1.50 mass%; 1.00-3.00 mass% of manganese (Mn); Sulfur (S) from 0.020 to 0.150 mass%; 0.005 to 0.5 mass% of niobium (Nb); And 0.005 to 0.5 mass% of vanadium (V), 0.010 to 0.5 mass% of aluminum (Al), 0.005 to 0.5 mass% of chromium (Cr), 0.005 to 0.5 mass% of nickel (Ni) and 0.0010 to 0.0100 mass of boron (B). Contains%; The balance is iron and unavoidable impurities, and provides a solid wire for gas shielded arc welding in which the content of phosphorus (P) as an unavoidable impurity is 0.025% by mass or less.
본 발명에 따른 솔리드 와이어는 황 및 다른 합금 원소의 함량이 적절히 조정되었기 때문에 고장력 강판의 용접에서 고속 용접에서도 비드를 안정적으로 형성할 수 있고, 감소된 고온균열성을 갖고 피로 강도, 인장 강도 및 인성이 우수한 용접 접합부를 제조할 수 있다. Since the solid wire according to the present invention has been properly adjusted in the content of sulfur and other alloying elements, it is possible to stably form beads even in high-speed welding in the welding of high strength steel sheets, and has reduced high temperature cracking properties and has fatigue strength, tensile strength and toughness. This excellent weld joint can be manufactured.
게다가, 본 발명은, 제 3 실시양태에서, 두께 0.6 내지 10mm의 고장력 강판을 상기 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 사용하여 용접하는 단계를 포함하는, 가스 쉴드 아크 용접을 수행하는 방법을 제공한다. Furthermore, the present invention provides a method of performing gas shield arc welding, in a third embodiment, comprising welding a high strength steel sheet having a thickness of 0.6 to 10 mm using the solid wire for gas shield arc welding.
본 발명에 따르면, 고속 용접에서도 비드가 안정적으로 형성될 수 있고, 두께 0.6 내지 10mm의 고장력 강판의 용접에서도 감소된 고온균열성을 갖고 피로 강도, 인장 강도 및 인성이 우수한 용접 접합부가 수득될 수 있다. According to the present invention, beads can be stably formed even in high-speed welding, and welded joints with excellent fatigue strength, tensile strength and toughness with reduced high temperature cracking properties can be obtained even in welding high tensile steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm. .
본 발명은 슬래그가 적고 우수한 전착 도장성을 갖는 넓고 적절한 비드를 형성할 수 있다. 이러한 이점은 두께 0.6 내지 10mm의 강판을 1.0m/분 이상의 고속으로 용접할 경우 특히 두드러진다. 결론적으로, 안정적인 형상을 갖는 비드가 강판의 고속 용접에서 형성될 수 있고, 피로 강도가 우수한 용접 접합부가 수득될 수 있다. 게다가, 고온균열성이 감소될 수 있고, 적당한 강도 및 인성이 확보될 수 있다. The present invention can form wide and suitable beads with less slag and excellent electrodeposition paintability. This advantage is especially noticeable when welding steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm at a high speed of 1.0 m / min or more. In conclusion, beads having a stable shape can be formed in high speed welding of steel sheets, and welded joints excellent in fatigue strength can be obtained. In addition, hot cracking can be reduced, and appropriate strength and toughness can be ensured.
본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참고하여 바람직한 실시양태에 관한 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다. Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the attached drawings.
상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 본 발명자들은 두께 0.6 내지 10mm의 강판의 용접에서 불규칙 비드 형성, 황-유도된 고온 균열, 및 용접 금속에서 피로 강도, 강도 및 인성의 감소에 하기 현상이 일어남을 알아냈다. As a result of earnest examination to achieve the above object, the present inventors have found that the following phenomena are caused by irregular bead formation, sulfur-induced hot cracking, and reduction of fatigue strength, strength, and toughness in welding metals in the welding of steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm. I figured it out.
규칙적 용접 비드의 용융지(熔融池) 표면 상의 용융 금속은 고온부로부터 저온부로 후방을 향해 흡인되고, 흡인의 강도는 온도 차로 인한 표면 장력 구배, 및 용융지의 길이에 비례한다. 1.0m/분 이상의 고속의 용접에서 용융지는 용접 선 방향으로 연장되며, 용융 금속의 유량은 크게 높아진다. 이는 언더컷 비드 및 험핑 비드와 같은 불규칙 비드를 유발하는 인자 중 하나이다. Molten metal on the molten pool surface of the regular weld bead is sucked backward from the hot portion to the cold portion, and the strength of the suction is proportional to the surface tension gradient due to the temperature difference, and the length of the molten pool. At high speed welding of 1.0 m / min or more, the melt extends in the weld line direction, and the flow rate of the molten metal is greatly increased. This is one of the factors causing irregular beads such as undercut beads and humping beads.
용융 금속 고화 온도의 원래 범위는 비교적 좁으나, 황은 흔적량으로도 고화 온도 범위를 넓히는 작용을 한다. 이 단계에서, 황은 모상의 고화에 수반되는 덴드라이트 배열의 잔여 용융물에서 풍부하게 되고, 상기 잔여 용융물의 공융 고화로 인해 모상 고화의 최종 단계에서 황화물이 정출(晶出)된다. Fe-FeS의 공융 온도는 철의 융점보다 상당히 낮다. 고온 균열은 고화 최종 단계에서 입계(粒界)에서의 이러한 저융점 액상 및 화합물의 분정(分晶; segregation)에 기인한다. Although the original range of the molten metal solidification temperature is relatively narrow, sulfur acts as a trace amount to widen the solidification temperature range. In this step, the sulfur is enriched in the residual melt of the dendrite arrangement accompanying the solidification of the mother phase, and the sulfide is crystallized in the final stage of the mother phase solidification due to the eutectic solidification of the residual melt. The eutectic temperature of Fe-FeS is significantly lower than the melting point of iron. Hot cracking is due to the segregation of these low melting liquid phases and compounds at grain boundaries in the final stage of solidification.
황은 고온 균열을 유발할 뿐만 아니라 그의 양이 증가함에 따라 황화물을 굵게 하여, 재료의 연신율 및 인성을 감소시킨다. 일본 공업규격(JIS) G 4804에 따 른 황화된 자유 기계가공 강과 같은 강, 즉 기계가공 강은 다량의 황을 함유함으로써 개선된 기계가공성을 갖는다(SUM 24L, 황 0.26 내지 0.35질량% 함유). 그러나, 황 함량은 일반적으로 연신율, 인성 및 다른 기계적 특성을 일정 수준으로 요구하는 용접 금속에서 0.03% 이하로 최소화되는데, 황의 존재가 이들 특성에 매우 해롭기 때문이다. Sulfur not only causes hot cracking but also thickens the sulfide as its amount increases, reducing the elongation and toughness of the material. Steels, such as sulfided free machining steels according to Japanese Industrial Standard (JIS) G 4804, i.e., machined steels, have improved machinability by containing a large amount of sulfur (SUM 24L, containing 0.26 to 0.35 mass% sulfur). However, sulfur content is generally minimized to less than 0.03% in weld metals that require some degree of elongation, toughness and other mechanical properties, since the presence of sulfur is very detrimental to these properties.
게다가, 고장력 강의 용접 접합부의 피로 한계는 모재로서의 보통 강의 피로 한계보다 낮을 수 있다. 이는 용접의 선단(toe)에서 발생하는 국소 응력 집중에 주로 기인한다. 도 1은 랩-필렛 용접 접합부의 용접 선단을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 접합부에서, 모재(하판)(1a)는 비스듬하게 하향으로 다른 모재(상판)(1b)와 용접된다. 본 발명자들은 응력 집중이 모재(1a)의 표면과 용접 비드(2)의 표면이 교차하는 부분, 즉 용접 선단의 형상에 따라 크게 변화한다는 것, 및 용접 접합부의 피로 강도는 선단 직경 ρ를 0.3mm보다 크게 설정함으로써 증가한다는 것을 알아냈다. 그러나, 선단 직경 ρ는 고장력 강판의 고속 용접에서 비드가 볼록하게 되는 경향이 있기 때문에 작아져, 고장력 강판의 원래 피로 강도가 충분히 나타나지 않을 수 있다. In addition, the fatigue limit of the weld joint of high tensile steel may be lower than the fatigue limit of ordinary steel as a base material. This is mainly due to local stress concentrations occurring at the toe of the weld. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the welding tip of a lap-fillet weld joint. In the joint shown in FIG. 1, the base material (lower plate) 1a is welded obliquely downward with another base material (top plate) 1b. The inventors have found that the stress concentration varies greatly depending on the portion where the surface of the base material 1a and the surface of the
황(S)은 용융 금속의 표면 장력을 감소시키고 온도차로 인한 표면 장력 구배를 변화시키는 원소이다. 따라서, 본 발명자들은 황 및 다른 원소의 함량을 조정하고 특정함으로써 성공적으로 용융 금속이 후방으로는 덜 유동하지만 폭 방향으로는 더 유동하도록 할 수 있었다. 이리하여, 고속 용접에서도 언더컷 및 험핑에 저항성이 있는 비드를 산출하는 조성물을 발견했다. 구체적으로는, 와이어의 전체 질량 기준으로 황 함량을 0.020 내지 0.150질량%로 설정함으로써 용융 금속이 후방으로 덜 유동하지만 폭 방향으로는 더 유동하도록 할 수 있었다. 이로써, 도 1에 도시된 선단 직경 ρ가 0.3mm 이상이 되어 고장력 강판의 고속 용접에서 용접 접합부의 피로 강도가 개선될 수 있다. Sulfur (S) is an element that reduces the surface tension of molten metal and changes the surface tension gradient due to temperature difference. Thus, the inventors were able to successfully make the molten metal flow less backwards but more in the width direction by adjusting and specifying the content of sulfur and other elements. Thus, a composition was found that yields beads that are resistant to undercut and humming even at high speed welding. Specifically, by setting the sulfur content to 0.020 to 0.150 mass% based on the total mass of the wire, the molten metal could flow less backwards but more in the width direction. As a result, the tip diameter p shown in FIG. 1 becomes 0.3 mm or more, so that the fatigue strength of the weld joint in the high speed welding of the high tensile steel sheet can be improved.
황의 첨가는 상기한 바와 같이 고온균열성을 증가시킨다. 황-유도된 고온균열성은 공융 온도를 상승시킴으로써 저하될 수 있다. 이는 황에 대해 높은 친화성을 갖는 적당량의 원소를 첨가하여 고융점을 갖는 화합물을 형성함으로써 모상에 황을 분산시킴에 의해 달성될 수 있다. 구체적으로는, 망간 함량을 와이어의 전체 중량 기준으로 1.00 내지 3.00질량%로 설정함으로써, MnS가 정출하여 공융 온도가 상승할 수 있다. 황은 또한 Ti, Zr, La 및 Ce 중 1종 이상을 적절한 양으로 혼입시킴으로써 모상에 분산될 수 있는데, 이들 원소가 황화물을 형성함으로써 황 함유 고융점 화합물을 형성하는 작용을 하기 때문이다. 이는 입계에서 황화물의 형성을 실질적으로 방지할 수 있다. The addition of sulfur increases hot cracking as described above. Sulfur-induced hot cracking can be lowered by raising the eutectic temperature. This can be achieved by dispersing sulfur on the mother phase by adding an appropriate amount of element with high affinity to sulfur to form a compound having a high melting point. Specifically, by setting the manganese content to 1.00 to 3.00 mass% based on the total weight of the wire, MnS is crystallized and the eutectic temperature can be increased. Sulfur can also be dispersed in the mother phase by incorporating at least one of Ti, Zr, La and Ce in an appropriate amount, since these elements serve to form sulfur-containing high melting compounds by forming sulfides. This can substantially prevent the formation of sulfides at grain boundaries.
게다가, 하기 수학식 1에 따라 결정되는 A값이 100 이상이 되도록 합금 성분의 함량을 조정함으로써 고장력 강판의 용접에서도 안정적인 형상의 비드가 수득될 수 있고, 고온균열성이 감소되고, 피로 강도가 우수한 용접 접합부가 수득될 수 있다:In addition, by adjusting the content of the alloy component so that the A value determined according to the following Equation 1 is 100 or more, beads of a stable shape can be obtained even in the welding of high tensile steel sheets, high temperature cracking property is reduced, and fatigue strength is excellent. Weld joints can be obtained:
수학식 1Equation 1
상기 식에서, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce] 및 [S]는 각각 와이어의 Mn, Ti Zr, La, Ce 및 S 함량(질량%)을 나타낸다. In the above formula, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce] and [S] represent Mn, Ti Zr, La, Ce and S contents (mass%) of the wire, respectively.
상기 지견에 기초하여, 본 발명자들은 본 발명의 제 1 실시양태로서의 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 달성했다. 이 솔리드 와이어는 안정적인 형상을 갖는 비드를 형성할 수 있으며 두께 0.6 내지 10mm의 고장력 강판의 가스 쉴드 아크 용접에서 고속 용접에서도 낮은 고온균열성을 갖고 피로 강도가 우수한 용접 접합부를 형성할 수 있다. Based on the above findings, the present inventors achieved the solid wire for gas shield arc welding as the first embodiment of the present invention. The solid wire can form a bead having a stable shape and can form a weld joint with low hot crackability and excellent fatigue strength even in high-speed welding in gas shielded arc welding of a high strength steel sheet having a thickness of 0.6 to 10 mm.
고온균열성은 상기한 바와 같이 황의 함량이 증가함에 따라 증가한다. 고온균열성은 무엇보다도 고온 균열의 주원인이 되는 저융점 화합물 FeS의 형성을 방지함으로써 저하된다. 본 기술에 따르면, 저융점 화합물 FeS의 형성은 황과의 친화성을 가져 공융 온도를 상승시키는 원소를 혼입시켜 형성된 황화물을 모상에 분산시킴으로써 방지된다. 두번째 해법으로서, 고온균열성은 높은 경화성을 갖는 원소를 첨가하여 FeS를 균일하게 분산시킴으로써 분정을 방지함에 의해 저하될 수 있는데, 이는 고화의 결과로 형성된 결정립의 크기가 감소되고, 그에 따라 입계의 표면적이 증가하기 때문이다. 이에 기초하여, 본 발명자들은 고온균열성을 저하시키기 위해서는 상기 원소의 효과적인 함량이 밝혀져야 한다는 것을 알아냈다. Hot cracking properties increase with increasing sulfur content as described above. The high temperature cracking property is lowered by preventing the formation of the low melting point compound FeS, which is the main cause of the high temperature cracking. According to the present technology, the formation of the low melting point compound FeS is prevented by dispersing the sulfide formed by incorporating an element having affinity with sulfur and raising the eutectic temperature to the mother phase. As a second solution, the hot cracking property can be lowered by preventing the grains by uniformly dispersing the FeS by adding elements having high curability, which reduces the size of crystal grains formed as a result of solidification and thus the surface area of the grain boundary. Because it increases. Based on this, the inventors have found that in order to lower the hot crackability, an effective content of the element must be found.
상기 지견에 기초하여, 본 발명자들은 본 발명의 제 2 실시양태로서의 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어를 달성했다. 이 솔리드 와이어는 고속 용접에서도 안정적인 형상을 갖는 비드를 수득할 수 있고 고장력 강판의 용접에서 낮은 고온균열성을 갖고 우수한 피로 강도, 인장 강도 및 인성을 나타내는 용접 접합부를 생성할 수 있다. Based on the above findings, the inventors of the present invention have achieved a solid shield for gas shield arc welding as a second embodiment of the present invention. This solid wire can produce beads having a stable shape even at high speed welding and can produce weld joints with low hot cracking properties and good fatigue strength, tensile strength and toughness in welding high tensile steel sheets.
(1) 황 함량을 0.020 내지 0.150질량%로 설정함으로써 용융 금속이 후방으로 덜 유동하고 폭 방향으로 더 유동할 수 있다. (1) By setting the sulfur content to 0.020 to 0.150 mass%, the molten metal can flow less backwards and more in the width direction.
(2) Mn 함량을 1.00 내지 3.00질량%로 설정함으로써 MnS가 정출되고 공융 온도가 상승함으로써 균열성이 저하될 수 있다. (2) By setting the Mn content to 1.00 to 3.00 mass%, the MnS is crystallized and the eutectic temperature rises so that the cracking property can be lowered.
(3) 니오븀(Nb) 0.005 내지 0.50질량%, 바나듐(V) 0.005 내지 0.5질량%, 알루미늄(Al) 0.010 내지 0.5질량%, 크롬(Cr) 0.005 내지 0.5질량%, 니켈(Ni) 0.005 내지 0.5질량%, 및 붕소(B) 0.001 내지 0.010질량% 중 1종 이상을 혼입시킴으로써 경화성이 증가하고 결정립이 더 미세해진다. 상기 원소를 적당량 혼입시킴으로써, 고화 결과로 형성된 조직(texture)이 더 미세하게 되어 입계의 표면적이 증가한다. FeS 액상이 분정되는 것이 방지되고 분산되며, 이는 고온균열성을 감소시킨다. FeS 액상은 입계 및 덴드라이트 배열에서 형성되며 균열을 초래한다. 상기 원소들은 또한 고온균열성을 저하시키는 역할을 하는데, 이는 더 미세한 결정립을 형성함으로써 인성을 향상시키고 용접시에 팽창 및 수축으로 인한 고화시 FeS 액상의 응력 집중을 완화시키기 때문이다. (3) 0.005 to 0.50% by mass of niobium (Nb), 0.005 to 0.5% by mass of vanadium (V), 0.010 to 0.5% by mass of aluminum (Al), 0.005 to 0.5% by mass of chromium (Cr), and 0.005 to 0.5 of nickel (Ni) By incorporating at least one of the mass% and the 0.001 to 0.010 mass% of boron (B), the curability increases and the crystal grain becomes finer. By incorporating the appropriate amount of the element, the texture formed as a result of solidification becomes finer, thereby increasing the surface area of the grain boundary. The FeS liquid phase is prevented from being dispersed and dispersed, which reduces hot cracking. FeS liquid phase forms at grain boundaries and dendrite arrays and causes cracks. The elements also serve to reduce hot cracking, because they form finer grains to improve toughness and relieve stress concentration in the FeS liquid phase upon solidification due to expansion and contraction during welding.
(4) (3)에 열거된 추가의 원소는 슬래그의 형성에 대해 저항성이 있다. 즉, 이들은 슬래그를 덜 형성하고 적절한 비드를 형성하는데 기여한다. 따라서, 적당한 양의 상기 원소는 고온균열성을 감소시키고 상기 원소의 이점을 해치지 않고 적당한 강도 및 인성을 확보할 수 있다. (4) The additional elements listed in (3) are resistant to the formation of slag. That is, they form less slag and contribute to the formation of appropriate beads. Thus, an appropriate amount of the element can reduce hot cracking properties and ensure adequate strength and toughness without compromising the benefits of the element.
본 발명에 따른 용접 와이어의 조성을 규정하는 이유를 이하에 설명한다. 먼저, 본 발명의 제 1 실시양태로서의 가스 쉴드 아크 용접용 솔리드 와이어의 조성을 기술할 것이다. The reason for defining the composition of the welding wire according to the present invention is explained below. First, the composition of the solid wire for gas shield arc welding as the first embodiment of the present invention will be described.
탄소 함량: 0.03 내지 0.15질량%Carbon content: 0.03 to 0.15 mass%
탄소(C)는 용접된 금속의 강도를 확보하는데 필요한 원소이고 탈산화를 가속화하는데 효과적이다. 그러나, 용접 금속은 탄소 함량이 와이어의 전체 질량 기준으로 0.03질량% 미만인 경우 불충분한 강도를 갖는다. 한편, 용접 금속은 탄소 함량이 0.15질량%를 초과하면 인성이 감소하고 고온균열성이 증가한다. 따라서, 탄소 함량은 와이어의 전체 중량을 기준으로 0.03 내지 0.15질량%로 설정한다. Carbon (C) is an element necessary to secure the strength of the welded metal and is effective in accelerating deoxidation. However, the weld metal has insufficient strength when the carbon content is less than 0.03 mass% based on the total mass of the wire. On the other hand, the weld metal, when the carbon content exceeds 0.15% by mass, the toughness decreases and the high temperature cracking property increases. Therefore, the carbon content is set at 0.03 to 0.15 mass% based on the total weight of the wire.
규소 함량: 0.50 내지 1.50질량%Silicon content: 0.50-1.50 mass%
규소(Si)는 탈산화를 크게 촉진시키는 원소이고, 강의 강도를 향상시키는데 필요하며, 비드의 추종성(conformability)을 개선하는 작용을 한다. 그러나, 이들 이점은 규소 함량이 와이어의 전체 질량을 기준으로 0.50질량% 미만이면 수득되지 않는다. 한편, 점적의 박리성 및 용접 금속의 인성은 규소 함량이 1.50질량%를 초과하면 손상된다. 따라서, 여기서 규소 함량은 와이어의 전체 질량을 기준으로 0.50 내지 1.50질량%로 설정한다. Silicon (Si) is an element that greatly promotes deoxidation, is required for improving the strength of steel, and serves to improve the conformability of beads. However, these advantages are not obtained if the silicon content is less than 0.50 mass% based on the total mass of the wire. On the other hand, the peelability of the droplets and the toughness of the weld metal are damaged when the silicon content exceeds 1.50% by mass. Therefore, the silicon content here is set at 0.50 to 1.50 mass% based on the total mass of the wire.
망간 함량: 1.00 내지 3.00질량%Manganese Content: 1.00-3.00 mass%
망간(Mn)은 규소와 같이 탈산화를 촉진하는데 효과적인 원소이고 용접 금속의 기계적 특성을 개선하는 작용을 한다. 또한, MnS를 정출시켜 공융 온도를 상승시킴으로써 고온균열성을 감소시키는 작용을 한다. 그러나, 망간 함량이 와이어의 전체 질량을 기준으로 1.00질량% 미만이면 고온균열성이 증가한다. 한편, 용접 금 속의 망간 함량이 3.00질량%를 초과하여 너무 과량이면 인성이 저하한다. 따라서, 망간 함량은 와이어의 전체 질량을 기준으로 1.00 내지 3.00질량%로 설정한다. 바람직하게는 1.50질량% 이상으로 설정한다. Manganese (Mn), like silicon, is an effective element for promoting deoxidation and serves to improve the mechanical properties of the weld metal. In addition, by increasing the eutectic temperature by crystallizing MnS serves to reduce the high temperature cracking properties. However, if the manganese content is less than 1.00 mass% based on the total mass of the wire, the high temperature crackability increases. On the other hand, when the amount of manganese in the weld metal exceeds 3.00 mass% and is excessive, the toughness is lowered. Therefore, the manganese content is set to 1.00 to 3.00 mass% based on the total mass of the wire. Preferably it is set to 1.50 mass% or more.
황 함량: 0.020 내지 0.150질량%Sulfur content: 0.020 to 0.150 mass%
황(S)은 용융 금속의 표면 장력을 감소시키는 작용을 하고, 적당량으로 첨가되었을 경우 용접 선단에서 비드와 모재 사이의 추종성을 향상시키고 용접 접합부의 피로 강도를 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 이러한 이점은 황 함량이 와이어의 전체 질량 기준으로 0.020질량% 미만이면 수득되지 않는다. 한편, 다른 원소의 함량이 조정되었을 경우라도, 황 함량이 0.150질량%를 초과하면 고온 균열이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 황 함량은 와이어의 전체 질량 기준으로 0.020 내지 0.150질량%로 설정한다. 바람직하게는 0.040질량% 이상으로 설정하며 더욱 바람직하게는 0.060질량% 이상으로 설정한다. Sulfur (S) serves to reduce the surface tension of the molten metal, and when added in an appropriate amount to improve the followability between the bead and the base material at the weld tip and to improve the fatigue strength of the weld joint. However, this advantage is not obtained if the sulfur content is less than 0.020 mass% based on the total mass of the wire. On the other hand, even when the content of other elements is adjusted, high temperature cracking tends to occur when the sulfur content exceeds 0.150 mass%. Therefore, the sulfur content is set at 0.020 to 0.150 mass% based on the total mass of the wire. Preferably it is set to 0.040 mass% or more, More preferably, it is set to 0.060 mass% or more.
"티타늄(Ti) 0.01 내지 0.20질량%, 지르코늄(Zr) 0.01 내지 0.20질량%, 란타늄(La) 0.01 내지 0.05질량% 및 세륨(Ce) 0.01 내지 0.05질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상""At least one selected from the group consisting of 0.01 to 0.20 mass% of titanium (Ti), 0.01 to 0.20 mass% of zirconium (Zr), 0.01 to 0.05 mass% of lanthanum (La) and 0.01 to 0.05 mass% of cerium (Ce)"
티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 란타늄(La) 및 세륨(Ce)은 황과 용이하게 결합하여 고온용융 황화물을 형성하는 원소이다. 황은 상기 원소 중 1종 이상을 첨가함으로써 모상에 분산될 수 있다. 그러나, 이러한 이점은 각 원소의 함량이 와이어의 전체 질량 기준으로 0.01질량% 미만이면 상기 원소 중 2종 이상을 솔리드 와이어에 첨가한다 해도 수득되지 않는다. 한편, 티타늄 함량 또는 지르코늄 함량이 0.20질량%를 초과하면 점적이 굵어지고, 점적의 이동이 방해되며, 슬래그가 과잉으로 형성되어 용접 작업성을 해친다. 따라서, 첨가될 경우 Ti 및/또는 Zr의 함량은 와이어의 전체 질량 기준으로 0.01 내지 0.20질량%로 설정한다. 란타늄 또는 세륨의 함량이 0.05질량%를 초과하면 황화물이 굵어지고, 제강 수율이 저하됨으로써 비용이 증가한다. 따라서, 첨가될 경우 La 및/또는 Ce의 함량은 와이어의 전체 질량 기준으로 0.01 내지 0.05질량%로 설정한다. Titanium (Ti), zirconium (Zr), lanthanum (La), and cerium (Ce) are elements that readily combine with sulfur to form hot melt sulfides. Sulfur may be dispersed in the mother phase by adding one or more of the above elements. However, this advantage is not obtained even if two or more kinds of the above elements are added to the solid wire as long as the content of each element is less than 0.01% by mass based on the total mass of the wire. On the other hand, when the titanium content or the zirconium content exceeds 0.20% by mass, the droplets become thick, the movement of the droplets is hindered, and the slag is excessively formed, which impairs the welding workability. Therefore, the content of Ti and / or Zr, when added, is set at 0.01 to 0.20 mass% based on the total mass of the wire. When the content of lanthanum or cerium exceeds 0.05% by mass, the sulfide becomes thicker, and the steelmaking yield decreases, thereby increasing the cost. Therefore, the content of La and / or Ce when added is set to 0.01 to 0.05% by mass based on the total mass of the wire.
인 함량: 0.025질량% 이하Phosphorus content: 0.025 mass% or less
인(P)은 불가피적 불순물로서 강을 오염시킨다. 인은 고온균열성을 증가시키는 원소이며, 그 함량은 바람직하게는 감소되어야 한다. 그러나, 와이어의 전체 질량 기준으로 0.025질량% 함량의 인은 무방하다. 따라서, 인 함량은 와이어의 전체 질량 기준으로 0.025질량% 이하로 제어된다. Phosphorus (P) contaminates the river as an unavoidable impurity. Phosphorus is an element that increases hot crackability, and its content should preferably be reduced. However, phosphorus in a content of 0.025% by mass based on the total mass of the wire may be used. Therefore, the phosphorus content is controlled to 0.025 mass% or less based on the total mass of the wire.
"A": 100 이상"A": more than 100
본 발명에 따르면, 하기 수학식 1에 따라 결정되는 A값은 100 이상으로 특정된다. 수학식 1에서, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce] 및 [S]는 각각 와이어의 Mn, Ti, Zr, La, Ce 및 S 함량(질량%)을 나타낸다. 고온균열성은 A값이 100 미만이면 증가한다. 한편, 와이어의 전체 질량 기준으로 Mn, Ti, Zr, La, Ce 및 S 함량을 A값이 100 이상이 되도록 조정함으로써, MnS가 정출하여 공융 온도가 상승하고, 저융점 액상 및 화합물이 고화의 최종 단계에서 입계에서 분리되는 것이 방지된다. 게다가, Ti, Zr, La 및 Ce 중 1종 이상을 함유하는 고온용융 황화물이 형성될 수 있다. 따라서, 고온균열성이 크게 감소할 수 있다. 하기 수학식 1에서 계수는 균열 시험 결과를 바탕으로 규정되며, 이들 계수는 아마도 개별 원소의 황화물 형성 경향에 크게 영향받는다. According to the present invention, the A value determined according to the following Equation 1 is specified to be 100 or more. In Equation 1, [Mn], [Ti], [Zr], [La], [Ce], and [S] represent Mn, Ti, Zr, La, Ce, and S contents (mass%) of the wire, respectively. . Hot cracking properties increase when the A value is less than 100. On the other hand, by adjusting the Mn, Ti, Zr, La, Ce, and S content on the basis of the total mass of the wire so that the A value is 100 or more, MnS is crystallized and the eutectic temperature rises, and the low melting liquid phase and the final solidification of the compound Separation at the grain boundary in the step is prevented. In addition, hot melt sulfides containing at least one of Ti, Zr, La and Ce can be formed. Therefore, high temperature cracking property can be greatly reduced. In Equation 1 below, the coefficients are defined based on the crack test results, and these coefficients are probably greatly influenced by the sulfide formation tendency of the individual elements.
수학식 1Equation 1
본 발명에 따른 솔리드 와이어에 함유되는 불가피적 불순물은 예를 들어 인(P) 이외에 Cu, Al, Ni, Cr, Mo 및 B를 포함한다. Unavoidable impurities contained in the solid wire according to the present invention include, for example, Cu, Al, Ni, Cr, Mo and B in addition to phosphorus (P).
다음으로, 본 발명의 제 2 실시양태로서의 가스 쉴드 아크 용접용 용접 와이어의 조성을 규정한 이유를 기술할 것이다. Next, the reason for defining the composition of the welding wire for gas shield arc welding as the second embodiment of the present invention will be described.
탄소 함량: 0.02 내지 0.15질량%Carbon content: 0.02 to 0.15 mass%
탄소(C)는 용접된 금속의 강도를 확보하는데 필요한 원소이고 탈산화 원소로서 효과적이다. 용접 금속의 강도는 탄소 함량이 와이어의 전체 질량 기준으로 0.02질량% 미만인 경우 불충분하다. 한편, 탄소 함량이 0.15질량%를 초과하면 용접 금속의 인성이 저하하고 고온균열성이 증가한다. 탄소를 과량으로 첨가하면 점적 박리성이 손상되어 다량의 스패터의 원인이 된다. 이는 불량한 용접 작업성 및 다량의 슬래그를 초래한다. 따라서, 본 발명에서 탄소 함량은 0.02 내지 0.15질량%로 설정한다. Carbon (C) is an element necessary to secure the strength of the welded metal and is effective as a deoxidation element. The strength of the weld metal is insufficient when the carbon content is less than 0.02 mass% based on the total mass of the wire. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.15% by mass, the toughness of the weld metal decreases and the high temperature cracking property increases. Excessive addition of carbon impairs the dripping property and causes a large amount of spatters. This leads to poor welding workability and a large amount of slag. Therefore, the carbon content in the present invention is set to 0.02 to 0.15% by mass.
규소 함량: 0.50 내지 1.50질량%Silicon content: 0.50-1.50 mass%
규소(Si)는 또한 탈산화에 크게 기여하는 원소이고, 강의 강도를 개선하며, 비드의 추종성을 개선한다. 규소 함량이 와이어의 전체 질량을 기준으로 0.50질 량% 미만이면 이러한 이점이 불충분하고, 비드는 불량한 선단 형상과 함께 손상된 추종성을 갖고, 이는 응력 집중 및 저하된 피로 강도를 초래한다. 규소 함량은 바람직하게는 0.60% 이상이다. 한편, 규소 함량이 1.50질량%를 초과하면 용융지는 과잉의 점도(유동저항성)를 갖고, 이는 고속 용접에서 종종 험핑 비드를 초래한다. 과량의 규소는 점적 박리성을 해치고 다량의 스패터의 원인이 된다. 이는 불량한 용접 작업성 및 다량의 슬래그를 초래한다. 규소 함량은 더욱 바람직하게는 1.20질량% 이하이다. Silicon (Si) is also an element that contributes greatly to deoxidation, improves the strength of the steel, and improves the followability of the beads. This advantage is insufficient if the silicon content is less than 0.50 mass% based on the total mass of the wire, and the beads have poor trackability with poor tip shape, which leads to stress concentration and reduced fatigue strength. The silicon content is preferably at least 0.60%. On the other hand, when the silicon content exceeds 1.50 mass%, the melt has an excessive viscosity (flow resistance), which often results in humping beads in high speed welding. Excess silicon impairs the dripping property and causes a large amount of spatters. This leads to poor welding workability and a large amount of slag. The silicon content is more preferably 1.20% by mass or less.
망간 함량: 1.00 내지 3.00질량%Manganese Content: 1.00-3.00 mass%
망간(Mn)은 규소(Si)와 같이 탈산화 원소로서 유용한 원소이고 용접 금속의 기계적 특성을 개선하는 작용을 한다. 또한, MnS의 결정화의 결과로 공융 온도를 상승시킴으로써 고온균열성을 저하시키는 작용을 한다. 망간 함량이 와이어의 전체 질량을 기준으로 1.00질량% 미만이면 고온균열성이 증가하고, 용접 금속은 불충분한 강도를 갖는다. 한편, 용접 금속의 망간 함량이 3.00질량%를 초과하면 용융지가 과도한 점성(유동저항성)을 가져, 고속 용접에서 험핑 비드 및 다량의 슬래그를 종종 초래한다. 따라서, 망간 함량은 1.00 내지 3.00질량%로 설정한다. 더욱 바람직하게는 1.00 내지 2.00질량%이다. Manganese (Mn) is a useful element as a deoxidation element, such as silicon (Si), and serves to improve the mechanical properties of the weld metal. In addition, by increasing the eutectic temperature as a result of the crystallization of MnS serves to lower the high temperature cracking properties. If the manganese content is less than 1.00 mass% based on the total mass of the wire, the hot cracking property increases, and the weld metal has insufficient strength. On the other hand, when the manganese content of the weld metal exceeds 3.00 mass%, the molten pool has excessive viscosity (flow resistance), which often results in humping beads and large amounts of slag in high speed welding. Therefore, manganese content is set to 1.00-3.00 mass%. More preferably, it is 1.00-2.00 mass%.
인 함량: 0.025질량% 이하Phosphorus content: 0.025 mass% or less
인(P)은 고온균열성을 증가시키는 원소이다. 인 함량은 합금 원소가 첨가된 경우에도 고온용융 인 화합물이 형성될 수 없기 때문에 바람직하게는 최소화된다. 그러나, 0.025질량%의 인은 무방하다. Phosphorus (P) is an element that increases hot crackability. The phosphorus content is preferably minimized because hot melt phosphorus compounds cannot be formed even when alloying elements are added. However, phosphorus of 0.025 mass% is all right.
황 함량: 0.020 내지 0.150질량%Sulfur content: 0.020 to 0.150 mass%
황(S)은 용융 금속의 표면 장력을 감소시키는 작용을 하고, 적당량으로 첨가되었을 경우 용접 선단에서 비드와 모재 사이의 추종성을 향상시키고 용접 접합부의 피로 강도를 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 하기의 특정한 원소를 첨가하지 않은 다량의 황은 결정립 및 입계에서 형성된 황화물을 굵게 함으로써, 용접 금속의 강도 및 인성을 저하시킨다. 상기 이점은 황을 0.020질량% 이상의 함량으로 첨가함으로써 수득될 수 있다. 한편, 다른 원소의 함량이 조정되었을 경우라도, 황 함량이 0.150질량%를 초과하면 고온 균열이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 황 함량은 0.020 내지 0.150질량%로 설정한다. 바람직하게는 0.040 내지 0.150질량%로 설정하며 더욱 바람직하게는 0.050 내지 0.150질량%로 설정한다. Sulfur (S) serves to reduce the surface tension of the molten metal, and when added in an appropriate amount to improve the followability between the bead and the base material at the weld tip and to improve the fatigue strength of the weld joint. However, a large amount of sulfur without addition of the following specific elements thickens the sulfides formed at the grains and grain boundaries, thereby lowering the strength and toughness of the weld metal. This benefit can be obtained by adding sulfur in an amount of at least 0.020% by mass. On the other hand, even when the content of other elements is adjusted, high temperature cracking tends to occur when the sulfur content exceeds 0.150 mass%. Therefore, sulfur content is set to 0.020-0.150 mass%. Preferably it is set to 0.040-0.150 mass%, More preferably, it is set to 0.050-0.150 mass%.
니오븀 함량: 0.005 내지 0.50질량%Niobium content: 0.005 to 0.50 mass%
니오븀(Nb)은 황에 대해 친화성이 있으며 용이하게 황화물을 형성한다. 적당량의 니오븀은 고온 균열을 초래하는 FeS의 형성을 방지한다. 게다가, 경화성을 향상시켜 결정립을 더 미세하게 만드는 원소이기 때문에 고온균열성을 감소시키고 적당한 강도 및 인성을 확보하는 작용을 한다. 그러나, 이들 이점은 니오븀 함량이 0.005질량% 미만이면 수득되지 않고 고온균열성이 증가한다. 니오븀 함량은 더욱 바람직하게는 0.02질량% 이상이다. 한편, 니오븀 함량이 0.50질량%를 초과하면 상기 이점은 포화하고, 고화시에 입계 및 덴드라이트 배열에서 분정이 일어나고, 역으로 고온균열성이 증가한다. 과량의 니오븀은 솔리드 와이어의 제조 비용을 증가시키고, 용융지의 점도(유동저항성)를 증가시키며, 험핑 비드를 초래하고, 고속 용접에서 스패터를 증가시킨다. Niobium (Nb) is affinity for sulfur and easily forms sulfides. An appropriate amount of niobium prevents the formation of FeS which causes hot cracking. In addition, since it is an element that improves hardenability and makes grains finer, it serves to reduce high temperature cracking property and secure proper strength and toughness. However, these advantages are not obtained if the niobium content is less than 0.005 mass% and the hot cracking property is increased. Niobium content is more preferably 0.02 mass% or more. On the other hand, if the niobium content exceeds 0.50% by mass, the above advantages are saturated, and during solidification, crystallization occurs at grain boundaries and dendrites, and conversely, high temperature crackability increases. Excess niobium increases the cost of manufacturing solid wires, increases the viscosity (flow resistance) of the melt, leads to humping beads, and increases spatter in high speed welding.
"바나듐(V) 0.005 내지 0.5질량%, 알루미늄(Al) 0.010 내지 0.5질량%, 크롬(Cr) 0.005 내지 0.5질량% 및 니켈(Ni) 0.005 내지 0.5질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상""At least one selected from the group consisting of 0.005 to 0.5 mass% of vanadium (V), 0.010 to 0.5 mass% of aluminum (Al), 0.005 to 0.5 mass% of chromium (Cr) and 0.005 to 0.5 mass% of nickel (Ni)"
바나듐(V), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)은 경화성을 증가시키는 원소이고 용접 결과로 형성된 용접 금속의 결정립을 더욱 미세하게 하는 작용을 하여, 적당한 강도 및 인성을 확보하고, 고온균열성을 감소시킨다. 이들 이점을 나타내기 위해, V, Cr 및 Ni 각각의 함량은 0.005질량% 이상이어야 하고, Al 함량은 0.010질량% 이상이어야 한다. 더욱 바람직하게는, V, Cr 및 Ni 각각의 함량은 0.02질량% 이상이고, Al 함량은 0.030질량% 이상이다. 한편, 상기 원소의 함량이 각각 0.5질량%를 초과하면 솔리드 와이어의 제조 비용이 상승하고, 용융지의 점도(유동저항성)가 증가하여, 고속 용접에서 험핑 비드 및 증가된 양의 스패터를 초래한다. Vanadium (V), aluminum (Al), chromium (Cr) and nickel (Ni) are elements that increase the hardenability and act to further refine the grains of the weld metal formed as a result of welding, thereby ensuring proper strength and toughness. Reduce hot cracking. In order to show these advantages, the content of each of V, Cr and Ni should be at least 0.005 mass%, and the Al content should be at least 0.010 mass%. More preferably, the content of each of V, Cr and Ni is at least 0.02 mass%, and the Al content is at least 0.030 mass%. On the other hand, when the content of the elements exceeds 0.5% by mass, respectively, the manufacturing cost of the solid wire increases, and the viscosity (flow resistance) of the molten paper increases, resulting in humping beads and an increased amount of spatter in high speed welding.
붕소 함량: 0.001 내지 0.010질량%Boron content: 0.001 to 0.010 mass%
붕소(B)는 경화성을 증가시키는 원소이고, 용접 결과로 형성된 용접 금속의 결정립을 미세하게 하고, 적당한 강도 및 인성을 확보하며, 고온균열성을 감소시키는 작용을 한다. 이들 이점을 나타내기 위해, 붕소 함량은 0.001질량% 이상이어야 한다. 한편, 여기서 붕소 함량의 상한은 0.010질량% 이하로 설정하는데, 붕소 함량이 0.010질량%를 초과하면 고온균열성이 증가하기 때문이다. 따라서, 붕소 함량은 0.001 내지 0.010질량%로 설정한다. Boron (B) is an element that increases the hardenability, and serves to reduce the crystal grains of the weld metal formed as a result of welding, to secure appropriate strength and toughness, and to reduce hot cracking properties. In order to show these advantages, the boron content should be at least 0.001 mass%. On the other hand, the upper limit of the boron content is set to 0.010% by mass or less, since the high temperature crackability increases when the boron content exceeds 0.010% by mass. Therefore, the boron content is set at 0.001 to 0.010 mass%.
본 발명에 따른 용접 방법Welding method according to the invention
본 발명의 제 1 및 제 2 실시양태에 따른 솔리드 와이어는 0.6 내지 10mm의 두께를 갖는 강판의 가스 쉴드 아크 용접에 사용된다. 바람직한 용접 방법 및 용접 조건은 다음과 같다. 본원에서 가스 쉴드 아크 용접 방법은 CO2 용접, 금속 활성 가스(MAG) 용접, 금속 불활성 가스(MIG) 용접, 및 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접과 같은 임의의 용접 방법일 수 있다. 출력 전력 또는 전류 및 용접 속도와 같은 용접 조건은 전형적으로 가공 기계의 유형, 작업편의 두께 및 형상에 따라 설정될 수 있다. MAG 펄스 용접, MIG 펄스 용접, 또는 TIG 펄스 용접이 더욱 효과적이다. 표적 용접 접합부는 접합될 부분에 따른 임의의 적당한 것, 예컨대 버트(butt) 접합부 또는 랩 접합부일 수 있다. 본 발명은 임의의 접합부에 적용될 수 있다. Solid wires according to the first and second embodiments of the invention are used for gas shielded arc welding of steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm. Preferred welding methods and welding conditions are as follows. The gas shield arc welding method herein can be any welding method such as CO 2 welding, metal activated gas (MAG) welding, metal inert gas (MIG) welding, and tungsten inert gas (TIG) welding. Welding conditions such as output power or current and welding speed can typically be set according to the type of processing machine, the thickness and shape of the workpiece. MAG pulse welding, MIG pulse welding, or TIG pulse welding is more effective. The target weld joint can be any suitable one, such as a butt joint or a lap joint, depending on the portion to be joined. The present invention can be applied to any junction.
펄스 용접기Pulse welder
펄스 용접기는 고속 용접성 및 아크 안정성을 확보하고, 강판 용접의 발연을 감소시키기 위해 본원에서 바람직하게 사용된다. 펄스 조건은 350A 내지 600A의 피크 전류, 30A 내지 100A의 베이스 전류, 1피크에서 0.8 내지 5.0밀리초 동안(펄스 발생의 시작부터, 일정한 피크를 통하여 펄스 하락의 종말까지)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 용접은 상기 조건 하에 수행될 수 있다. Pulse welders are preferably used herein to ensure high speed weldability and arc stability and to reduce fume of steel sheet welding. The pulse condition may be a peak current of 350A to 600A, a base current of 30A to 100A, and 0.8 to 5.0 milliseconds at 1 peak (from the start of pulse generation to the end of the pulse drop through a constant peak), but is not limited thereto. Do not. Welding in the present invention can be performed under the above conditions.
0.6 내지 10mm 두께의 강판0.6 to 10mm thick steel sheet
보통의 역-극성 아크 용접은 강판의 두께가 0.6mm 미만이면 아크력으로 인해 강판의 관통 및 용락이 일어나기 때문에 수행하기 곤란하다. 한편, 두께가 10mm를 초과하면, 변형력이 증가하여 열 팽창 및 열 수축으로 인한 용접 금속의 응력변형이 과도하게 적용되고, 용융지가 더 신속하게 냉각되기 때문에 고온 균열 위험이 증가한다. 게다가, 본 발명에 따른 와이어를 사용하여 용접으로 형성된 용융지는 낮은 점도(유동저항성)를 가져, T형 수평 필렛 용접이 큰 레그(leg) 길이 1패스로 실시될 경우 상부 레그가 흘러내린다. 따라서, 피용접 강판의 두께는 바람직하게는 0.6 내지 10mm이다. 피용접 강판의 강도에 대해서는, 본 발명은 표준 연강판으로부터 고장력 강판까지 광범위한 강판에 적용될 수 있다. 강판의 강도의 상한은 특별히 한정되지 않는다. Normal reverse-polar arc welding is difficult to carry out if the steel sheet thickness is less than 0.6 mm because the steel sheet penetrates and melts due to the arc force. On the other hand, if the thickness exceeds 10 mm, the deformation force is increased so that the stress deformation of the weld metal due to thermal expansion and thermal contraction is excessively applied, and the risk of hot cracking increases because the molten pool is cooled more quickly. In addition, the melt formed by welding using the wire according to the present invention has a low viscosity (flow resistance) so that the upper leg flows when the T-type horizontal fillet welding is performed in a large leg length one pass. Therefore, the thickness of the welded steel sheet is preferably 0.6 to 10 mm. Regarding the strength of the welded steel sheet, the present invention can be applied to a wide range of steel sheets from standard mild steel sheets to high tensile steel sheets. The upper limit of the strength of the steel sheet is not particularly limited.
시험예 1Test Example 1
본 발명의 이점에 관하여 하기에 몇몇 실시예를 참조하여 본 발명의 범위로부터 벗어난 비교예와 비교하면서 더욱 상세히 설명할 것이다. 먼저, 본 발명의 제 1 실시양태에 따른 솔리드 와이어에 관한 시험예 1을 설명할 것이다. The advantages of the present invention will be described in more detail with reference to several examples below, in comparison with comparative examples which depart from the scope of the present invention. First, Test Example 1 regarding a solid wire according to the first embodiment of the present invention will be described.
시험예 1에서, 가스 쉴드 아크 용접을 하기 표 1의 조성을 갖는 솔리드 와이어를 사용하여 수행했다. 고속 용접에서의 비드 형성능, 용접 금속의 기계적 특성, 선단 직경 ρ, 고온균열성, 및 용접 작업성을 평가했다. 표 1의 솔리드 와이어의 조성에서 잔부는 철 및 불가피적 불순물이다. In Test Example 1, gas shield arc welding was performed using a solid wire having the composition of Table 1 below. Bead formation ability in high speed welding, mechanical properties of the weld metal, tip diameter p, high temperature crackability, and weldability were evaluated. The balance in the composition of the solid wire of Table 1 is iron and inevitable impurities.
다음으로, 특성의 평가 방법을 설명할 것이다. Next, the evaluation method of a characteristic will be described.
용접 금속의 기계적 특성Mechanical Properties of Welded Metals
용접 금속의 기계적 특성은 일본공업규격(JIS) Z 3121에 규정된 버트 용접 접합부에 대한 장력 시험 방법, 및 JIS Z 3128에 규정된 용접 접합부에 대한 충격 시험 방법에 의해 결정했다. 이들 시험에서, 시험 온도 -20℃에서 560N/mm2 이상의 인장 강도 및 샤르피(Charpy) 충격 시험에서 100J 이상의 흡수 에너지를 갖는 샘플을 "양호"로 평가하고, 시험 온도 -20℃에서 560N/mm2 미만의 인장 강도 및 샤르피 충격 시험에서 100J 미만의 흡수 에너지를 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. The mechanical properties of the weld metal were determined by the tension test method for the butt weld joint defined in Japanese Industrial Standard (JIS) Z 3121, and the impact test method for the weld joint defined in JIS Z 3128. In these tests, samples having a tensile strength of at least 560 N / mm 2 at a test temperature of −20 ° C. and an absorbent energy of at least 100 J in a Charpy impact test were evaluated as “good” and 560 N / mm 2 at a test temperature of −20 ° C. Samples with less than 100 J absorbed energy in tensile strength below and Charpy impact test were rated as "poor".
고속 용접에서의 비드 형성능Bead Formability in High Speed Welding
고속 용접에서의 비드 형성능은 다음과 같이 평가했다. 표 2의 조성을 갖고 두께가 2.3mm인 고장력 강판의 샘플 랩 접합부를 쉴드 가스로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 1.0mm의 루트 간격, 200 내지 300A의 용접 전류, 및 1.3 내지 1.5m/분의 용접 속도로 MAG 펄스 용접했다. 언더컷, 험핑 비드, 용락 및 천공이 없고 용접 전체에서 갭에 걸쳐 가교될 수 있는 샘플을 "양호"로 평가했고, 언더컷, 험핑 비드, 용락 또는 천공과 같은 결함을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. Bead formation ability in the high speed welding was evaluated as follows. A sample wrap joint of a high tensile strength steel sheet having a composition of Table 2 and having a thickness of 2.3 mm, using a gas phase mixture of 80% by volume Ar and 20% by volume of CO 2 as a shield gas, has a root spacing of 1.0 mm, a welding current of 200 to 300 A, And MAG pulse welding at a welding speed of 1.3 to 1.5 m / min. Samples with no undercuts, humping beads, melts and perforations and capable of crosslinking across the gap throughout the weld were rated as "good" and samples with defects such as undercuts, humping beads, melts or perforations were rated as "bad". .
용접 작업성Weldability
용접 작업성은 고속 카메라를 사용하여 아크 안정성 및 점적 이동의 규칙성을 관찰하고, 분산된 스패터의 양을 결정하여 평가했다. 이러한 절차에서, 펄스 없는 MAG 용접을 쉴드 기체로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 200 내지 300A의 용접 전류로 수행했다. 안정적인 아크를 제공하고, 점적 이동의 규칙성이 높으며, 소량의 스패터가 수득되는 샘플을 "양호"로 평가했고, 아크 안정성, 점적 이동의 규칙성, 및 스패터량 중 하나 이상이 불량한 샘플을 "불량"으로 평가했다. Welding workability was evaluated by using high speed cameras to observe the regularity of arc stability and droplet movement, and to determine the amount of scattered spatters. In this procedure, pulseless MAG welding was performed with a welding current of 200 to 300 A using a gaseous mixture of 80 vol% Ar and 20 vol% CO 2 as shield gas. Samples that provide a stable arc, have a high degree of regularity of drop movement, and obtain a small amount of spatter are evaluated as "good", and have a sample that is poor in at least one of arc stability, regularity of drop movement, and amount of spatter. Poor ".
용접 금속의 고온균열성 Hot Cracking of Welded Metals
용접 금속의 고온균열성은 물고기뼈(fishbone) 균열 시험 및 분화구(crater) 균열 시험 결과로 평가했다. 먼저, 물고기뼈 균열 시험의 수행 방법을 설명한다. 도 2a는 시험편이 샘플링되는 곳을 나타내는 단면도이고, 도 2b는 물고기뼈 균열 시험에서 시험편이 준비되는 방법을 나타내는 평면도이다. 도 2a를 참고하면, 20mm의 두께를 갖고 모재(11)로서 SM490A 연강을 포함하는 2겹의 고장력 강판을 45°의 경사각에서 연강 SM490A를 포함하는 받침재(backing metal)(13)를 사용하여 버트 용접했다. 생성된 용접 접합부를 5mm 두께로 기계적으로 절단하여 폭 175mm, 길이 250mm 및 두께 5mm의 물고기뼈 균열 시험을 위한 시험편(14)을 수득했다. Hot cracking properties of the weld metal were evaluated by fishbone crack test and crater crack test. First, the method of performing a fishbone crack test is explained. 2A is a cross-sectional view showing where the test piece is sampled, and FIG. 2B is a plan view showing how the test piece is prepared in a fishbone cracking test. Referring to FIG. 2A, a two-ply high tensile steel sheet having a thickness of 20 mm and including SM490A mild steel as the
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 시험편(14)의 장변의 양 단부에 규칙적인 간격으로 슬릿(15)을 형성했다. 슬릿(15)은 한쪽 단변으로부터 다른쪽 단변까지 증가하는 길이를 가져, 용융 금속에 적용된 열 변형(열 응력변형)이 슬릿의 길이에 따라 연속적으로 변화하도록 한다. 구체적으로는, 열 변형은 슬릿(15)이 작은 길이를 갖는 한쪽 단변에서는 크고, 슬릿(15)이 큰 길이를 갖는 다른쪽 단변에서는 작다. 시험편(14)을 폭 750mm, 길이 500mm 및 두께 25mm의 구리 플레이트(16) 위에 배치하고, 하기 표 3의 조건 하에 시험 플레이트 운반대가 이동하는 TIG 용접을 실시했다. 이 절차에서, 플레이트 단부를 충분히 용융하고 플레이트 단부를 열적으로 변형시키기 위해 슬릿이 더 짧은 길이를 갖는 플레이트 단부에 약 5초 동안 정적 아크를 인가함으로써 플레이트 단부에서 냉각 과정 동안 수축/고화 변형으로 인한 고화 균열(고온 균열)이 유도된다. 다음으로, 균열이 발생한 플레이트 단부로부터 슬릿이 더 긴 길이를 갖는 다른 플레이트 단부까지의 용접 방향(17)으로 용접을 수행했다. 시험편(14)의 판 단부로부터 출발하는 균열이 얼마나 멀리(얼마나 길게) 연장되느냐에 기초하여 내고온균열성을 평가했다. 균열 길이는 열 변형, 즉 고온균열성에 대응한다. 구체적으로는, 용접 후에 색상 대조를 수행하고, 비드(12)에 형성된 균열의 길이를 측정하고, 균일 길이 대 시험편 길이의 비율(균열 비율)을 결정했다. 5% 이하의 균열 비율을 갖는 샘플을 "양호"로 평가했고, 5%를 초과하는 균열 비율을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. Next, as shown in FIG. 2B, the
SM490A 연강을 사용한 분화구 균열 시험에서, 각각 약 70mm의 길이를 갖는 3개의 용접 비드를 동일 조건 하에 V형 홈 사면 상에 90°의 경사각으로 5mm의 깊이로 펄스 없는 MAG 용접에 의해 200 내지 300A의 용접 전류에서 쉴드 가스로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 간헐적으로 형성했다. 각 용접 분화구 표면에서의 균열의 전체 길이를 결정했다. 균열 길이 대 용접 분화구의 길이 또는 직경의 비율을 결정하고, 3개의 용접 분화구의 비율의 평균을 지수로서 사용했다. 15% 이하의 평균 균열 비율을 갖는 샘플을 "양호"로 평가하고, 15%를 초과하는 평균 균열 비율을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. In crater cracking tests using SM490A mild steel, three weld beads, each having a length of about 70 mm, were welded from 200 to 300 A by pulse-free MAG welding at a depth of 5 mm at an inclination angle of 90 ° on the V-shaped groove slope under the same conditions. It was formed intermittently using a gaseous mixture of 80 vol% Ar and 20 vol% CO 2 as shield gas at current. The total length of the cracks at each weld crater surface was determined. The ratio of the crack length to the length or diameter of the weld crater was determined and the average of the ratio of the three weld craters was used as an index. Samples with an average crack ratio of 15% or less were evaluated as "good" and samples with an average crack ratio above 15% were evaluated as "bad".
선단 직경 ρTip diameter ρ
선단 직경 ρ가 증가함에 따라 응력 집중이 완화되고 피로 강도가 향상되기 때문에 편의를 위해 용접 접합부의 피로 강도의 지수로서 선단 직경 ρ를 측정했다. 구체적으로, 표 2의 조성을 갖고 두께 2.9mm인 고장력 강판의 랩 접합부를 200 내지 300A의 평균 용접 전류 및 1.3 내지 1.5m/분의 용접 속도로 쉴드 가스로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 자동 랩-필렛 용접에 따라 MAG 펄스 용접했다. 이후 도 1에 도시된 바와 같은 선단 직경 ρ를 측정했다. 0.3mm 이상의 선단 직경 ρ을 갖는 샘플을 "양호"로 평가했고, 0.3mm 미만의 선단 직경 ρ를 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. 상기 평가 결과를 하기 표 4에 나타낸다. As the tip diameter ρ increases, the stress concentration is relaxed and the fatigue strength is improved, so the tip diameter ρ is measured as an index of the fatigue strength of the weld joint for convenience. Specifically, the lap joint of the high tensile strength steel sheet having the composition shown in Table 2 and having a thickness of 2.9 mm was 80% by volume of Ar and 20% by volume of CO 2 as shield gas at an average welding current of 200 to 300A and a welding speed of 1.3 to 1.5 m / min. Gas phase mixtures were used to perform MAG pulse welding following automatic wrap-fillet welding. Then, the tip diameter ρ as shown in FIG. 1 was measured. Samples with a tip diameter p of 0.3 mm or more were evaluated as "good", and samples with a tip diameter p of less than 0.3 mm were evaluated as "bad". The evaluation results are shown in Table 4 below.
표 4는 본 발명에 따른 실시예 1번 내지 20번의 솔리드 와이어가 모든 평가에서 우수한 결과를 나타냄을 보여준다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 21번 내지 40번의 솔리드 와이어는 고속 용접에서의 비드 형성능, 용접 금속의 기계적 특성, 선단 직경 ρ, 고온균열성, 및 용접 작업성 중 하나 이상이 불량하다. 구체적으로는, 비교예 21번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위보다 적은 탄소 함량을 가지기 때문에 불충분한 용접 금속 강도를 나타낸다. 비교예 22번의 솔리드 와이어는 본 발명에서 규정된 범위를 초과하는 탄소 함량으로 인해 불충분한 용접 금속 인성을 나타낸다. 게다가, 이 솔리드 와이어는 본 발명에서 규정된 범위보다 적은 A값을 갖기 때문에 증가된 고온균열성을 갖는다. Table 4 shows that the solid wires of Examples 1-20 according to the invention show excellent results in all evaluations. On the other hand, the solid wire of Comparative Examples 21 to 40 outside the scope of the present invention is poor in one or more of the bead forming ability, high-temperature cracking property, and weld workability of the bead forming ability, high-speed welding metal in the high-speed welding. Specifically, the solid wire of Comparative Example 21 exhibits insufficient weld metal strength because it has a carbon content less than the range specified in the present invention. The solid wire of Comparative Example 22 exhibits insufficient weld metal toughness due to the carbon content exceeding the range defined in the present invention. In addition, this solid wire has an increased hot cracking property because it has an A value less than the range defined in the present invention.
비교예 23번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위보다 적은 규소 함량을 갖기 때문에 불충분한 용접 금속 강도를 나타낸다. 상기 솔리드 와이어는 또한 고속 용접에서 불량한 비드 형성능을 나타내고 작은 선단 직경 ρ를 갖는다. 한편, 비교예 24번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 규소 함량을 가져 불충분한 용접 금속 인성, 굵어진 점적 및 증가된 스패터를 나타낸다. 비교예 25번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위보다 적은 망간 함량 및 본 발명에 규정된 범위보다 적은 A값을 가져 불충분한 용융 금속 강도 및 증가된 고온균열성을 나타낸다. 한편, 비교예 26번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 망간 함량을 가져 불충분한 용접 금속 인성을 나타낸다. The solid wire of Comparative Example 23 exhibits insufficient weld metal strength because it has less silicon content than the range specified in the present invention. The solid wire also exhibits poor bead formation ability in high speed welding and has a small tip diameter p. On the other hand, the solid wire of Comparative Example 24 had a silicon content exceeding the range defined in the present invention, indicating insufficient welded metal toughness, coarse drip, and increased spatter. The solid wire of Comparative Example 25 had a manganese content less than the range defined in the present invention and an A value less than the range specified in the present invention, indicating insufficient molten metal strength and increased hot cracking properties. On the other hand, the solid wire of Comparative Example 26 has a manganese content in excess of the range specified in the present invention, which indicates insufficient weld metal toughness.
비교예 27번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 인 함량을 가져 증가된 고온균열성을 나타낸다. 비교예 28번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위보다 적은 황 함량을 가져, 비록 낮은 고온균열성을 갖지만 고속 용접에서 불량한 비드 형성능 및 작은 선단 직경 ρ를 나타낸다. 한편, 비교예 29번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 황 함량 및 본 발명에 규정된 범위보다 작은 A값을 가져 다른 원소의 함량이 본 발명에 규정된 범위 내에 있다 해도 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 30번, 32번, 34번 및 35번의 솔리드 와이어 각각은 본 발명에 규정된 범위보다 작은 A값을 가져 높은 고온균열성을 나타낸다. The solid wire of Comparative Example 27 had a phosphorus content in excess of the range specified in the present invention, thereby showing increased hot crackability. The solid wire of Comparative Example 28 had less sulfur content than the range defined in the present invention, but exhibited poor bead formation ability and small tip diameter p in high speed welding, although it had low hot cracking property. On the other hand, the solid wire of Comparative Example No. 29 has a sulfur content exceeding the range specified in the present invention and an A value smaller than the range specified in the present invention, so that even if the content of other elements is within the range specified in the present invention, the high temperature crack Indicates the last name. Each of the solid wires of Comparative Examples 30, 32, 34 and 35 has a high A value that is smaller than the range defined in the present invention and shows high hot crackability.
비교예 31번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 티타늄 함량을 가져, 굵어진 점적, 증가된 스패터 및 증가된 슬래그를 나타낸다. 마찬가지로, 비교예 33번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 지르코늄 함량을 가져, 굵어진 점적, 증가된 스패터 및 증가된 슬래그를 나타낸다. 비교예 36번, 37번 및 38번의 솔리드 와이어는 Ti, Zr, La 및 Ce 중 어느 것도 함유하지 않고, 각각은 본 발명에 규정된 범위보다 적은 A값을 가져, 높은 고온균열성을 나타낸다. Ti, Zr, La 및 Ce 중 어느 것도 함유하지 않는 비교예 39번 및 40번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 초과하는 황 함량을 가져, 높은 고온균열성을 나타낸다. The solid wire of Comparative Example 31 had a titanium content in excess of the range defined in the present invention, resulting in thickened droplets, increased spatter and increased slag. Likewise, the solid wire of Comparative Example 33 had a zirconium content in excess of the range defined in the present invention, showing coarse drip, increased spatter and increased slag. The solid wires of Comparative Examples 36, 37, and 38 did not contain any of Ti, Zr, La, and Ce, and each had an A value less than the range specified in the present invention, showing high high temperature crackability. The solid wires of Comparative Examples 39 and 40 containing none of Ti, Zr, La, and Ce have a sulfur content exceeding the range defined in the present invention, and exhibit high hot crackability.
시험예 2Test Example 2
본 발명의 제 2 실시양태에 관한 시험예 2를 설명할 것이다. 이 시험예에서, 강판을 하기 표 5에 나타낸 조성을 갖는 와이어를 사용하여 용접했다. 고속 용접에서의 비드 형성능, 용접 금속의 기계적 특성, 선단 직경 ρ, 피복능, 고온균열성, 및 용접 작업성을 평가했다. 표 5의 솔리드 와이어의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. Test Example 2 according to the second embodiment of the present invention will be described. In this test example, the steel plate was welded using a wire having the composition shown in Table 5 below. Bead formation ability in high speed welding, mechanical properties of the weld metal, tip diameter p, coating ability, high temperature crackability, and welding workability were evaluated. The balance of the solid wire of Table 5 is Fe and inevitable impurities.
다음으로, 특성의 평가 방법을 설명할 것이다. Next, the evaluation method of a characteristic will be described.
용접 금속의 기계적 특성Mechanical Properties of Welded Metals
용접 금속의 기계적 특성은 일본공업규격(JIS) Z 3121에 규정된 버트 용접 접합부에 대한 장력 시험 방법, 및 JIS Z 3128에 규정된 용접 접합부에 대한 충격 시험 방법에 의해 결정했다. 이들 시험에서, 시험 온도 -20℃에서 560N/mm2 이상의 인장 강도 및 샤르피 충격 시험에서 100J 이상의 흡수 에너지를 갖는 샘플을 "양호"로 평가하고, 시험 온도 -20℃에서 560N/mm2 미만의 인장 강도 또는 샤르피 충격 시험에서 100J 미만의 흡수 에너지를 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. The mechanical properties of the weld metal were determined by the tension test method for the butt weld joint defined in Japanese Industrial Standard (JIS) Z 3121, and the impact test method for the weld joint defined in JIS Z 3128. In these tests, samples having a tensile strength of at least 560 N / mm 2 at a test temperature of −20 ° C. and an absorbent energy of at least 100 J in a Charpy impact test were evaluated as “good”, and a tensile of less than 560 N / mm 2 at a test temperature of −20 ° C. Samples with an absorbed energy of less than 100 J in the strength or Charpy impact test were rated "bad."
고속 용접에서의 비드 형성능Bead Formability in High Speed Welding
고속 용접에서의 비드 형성능은 다음과 같이 평가했다. 표 6의 조성을 갖고 두께가 2.9mm인 고장력 강판의 샘플 랩 접합부를 쉴드 가스로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 1.0mm의 루트 간격, 250A의 용접 전류, 및 1.5m/분의 용접 속도로 MAG 펄스 용접했다. 언더컷, 험핑 비드, 용락 및 천공이 없고 용접 전체에서 갭에 걸쳐 가교될 수 있는 샘플을 "양호"로 평가했고, 결함을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. Bead formation ability in the high speed welding was evaluated as follows. A sample wrap joint of a high strength steel sheet having a composition of Table 6 and having a thickness of 2.9 mm using a gas phase mixture of 80% by volume of Ar and 20% by volume of CO 2 as shield gas, with a root spacing of 1.0 mm, a welding current of 250 A, and 1.5 MAG pulse welding was carried out at a welding speed of m / min. Samples that were free of undercuts, humping beads, melts and perforations and could be crosslinked across the gap throughout the weld were rated "good" and samples with defects were rated "bad".
용접 작업성Weldability
용접 작업성은 고속 카메라를 사용하여 아크 안정성 및 점적 이동의 규칙성을 관찰하고, 분산된 스패터의 양을 결정하여 평가했다. 이러한 절차에서, 펄스 없는 MAG 용접을 쉴드 기체로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 250A의 용접 전류 및 1.0m/분의 용접 속도로 수행했다. 안정적인 아크를 제공하고, 점적 이동의 규칙성이 높으며, 소량의 스패터가 수득되는 샘플을 "양호"로 평가했고, 아크 안정성, 점적 이동의 규칙성, 및 스패터량 중 하나 이상이 불량한 샘플을 "불량"으로 평가했다. Welding workability was evaluated by using high speed cameras to observe the regularity of arc stability and droplet movement, and to determine the amount of scattered spatters. In this procedure, pulseless MAG welding was performed with a welding current of 250 A and a welding speed of 1.0 m / min using a gaseous mixture of 80 vol% Ar and 20 vol% CO 2 as shield gas. Samples that provide a stable arc, have a high degree of regularity of drop movement, and obtain a small amount of spatter are evaluated as "good", and have a sample that is poor in at least one of arc stability, regularity of drop movement, and amount of spatter. Poor ".
피복능Coverage
피복능은 용접 후에 전착 코팅 단계에서 슬래그의 박리로 인해 코팅이 박리될 위험으로 평가했다. 상기 위험은 용접 후 비드 표면에 형성된 슬래그의 면적을 기준으로 결정했다. 이 절차에서, Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 쉴드 기체로서 사용하여 250A의 용접 전류 및 1.0m/분의 용접 속도로 펄스 없는 MAG 용접을 수행했다. 슬래그 면적 대 비드 표면적의 비율이 10% 미만인 샘플을 "양호"로 평가했고, 상기 비율이 10% 이상인 샘플을 "불량"으로 평가했다. The coating ability was evaluated as the risk of the coating peeling off due to the peeling of the slag in the electrodeposition coating step after welding. The risk was determined based on the area of slag formed on the bead surface after welding. In this procedure, a pulseless MAG welding was performed with a gaseous mixture of 80% Ar and 20% CO 2 as a shield gas with a welding current of 250A and a welding speed of 1.0 m / min. Samples with a ratio of slag area to bead surface area of less than 10% were evaluated as "good", and samples with a ratio of 10% or more were rated as "bad".
물고기뼈 균열 시험Fishbone crack test
용접 금속의 고온균열성은 물고기뼈 균열 시험 및 후술하는 분화구 균열 시험 결과에 기초하여 평가했다. The high temperature cracking property of the weld metal was evaluated based on the fish bone crack test and the crater crack test results described later.
시험편이 샘플링되는 곳은 도 2a에 도시된 바와 같다. 도 2a를 참고하면, 모재(11)로서 20mm의 두께를 갖고 SM490A 연강을 포함하는 2겹의 고장력 강판을 45°의 경사각에서 연강 SM490A를 포함하는 받침재(13)를 사용하여 버트 용접했다. 생성된 용접 접합부를 5mm 두께로 기계적으로 절단하여 폭 175mm, 길이 250mm 및 두께 5mm의 물고기뼈 균열 시험을 위한 시험편(14)을 수득했다. Where the specimen is sampled is shown in Figure 2a. Referring to FIG. 2A, two-ply high tensile steel sheets having a thickness of 20 mm and containing SM490A mild steel as the
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 시험편(14)의 장변의 양 단부에 규칙적인 간격으로 슬릿(15)을 형성했다. 슬릿(15)은 한쪽 단변으로부터 다른쪽 단변까지 증가하는 길이를 가져, 용융 금속에 적용된 열 변형(열 응력변형)이 슬릿의 길이에 따라 연속적으로 변화하도록 한다. 구체적으로는, 열 변형은 슬릿(15)이 작은 길이를 갖는 한쪽 단변에서는 크고, 슬릿(15)이 큰 길이를 갖는 다른쪽 단변에서는 작다. 시험편(14)을 폭 750mm, 길이 500mm 및 두께 25mm의 구리 플레이트(16) 위에 배치하고, 하기 표 3의 조건 하에 시험 판 운반대가 이동하는 TIG 용접을 실시했다. 이 절차에서, 플레이트 단부를 충분히 용융하고 플레이트 단부를 열적으로 변형시키기 위해 슬릿이 더 짧은 길이를 갖는 플레이트 단부에 약 5초 동안 정적 아크를 인가함으로써 플레이트 단부에서 냉각 과정 동안 수축/고화 변형으로 인한 고화 균열(고온 균열)이 유도된다. 다음으로, 균열이 발생한 플레이트 단부로부터 슬릿이 더 긴 길이를 갖는 다른 플레이트 단부까지의 용접 방향(17)으로 용접을 수행했다. 시험편(14)의 플레이트 단부로부터 출발하는 균열이 얼마나 멀리(얼마나 길게) 연장되느냐에 기초하여 내고온균열성을 평가했다. 균열 길이는 열 변형, 즉 고온균열성에 대응한다. 구체적으로는, 용접 후에 색상 대조를 수행하고, 비드(12)에 형성된 균열의 길이를 측정하고, 균일 길이 대 시험편 길이의 비율(균열 비율)을 결정했다. 5% 이하의 균열 비율을 갖는 샘플을 "양호"로 평가했고, 5%를 초과하는 균열 비율을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. Next, as shown in FIG. 2B, the
분화구 균열 시험Crater Crack Test
SM490A 연강을 사용하여, 각각 약 70mm의 길이를 갖는 3개의 용접 비드를 동일 조건 하에 V형 홈 사면 상에 90°의 경사각으로 5mm의 깊이로 펄스 없는 MAG 용접에 의해 간헐적으로 형성했다. 각 용접 분화구 표면에서의 균열의 전체 길이를 결정했다. 균열 길이 대 용접 분화구의 길이 또는 직경의 비율을 결정하고, 3개의 용접 분화구의 비율의 평균을 지수로서 사용했다. 15% 이하의 평균 균열 비율을 갖는 샘플을 "양호"로 평가하고, 15%를 초과하는 평균 균열 비율을 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. Using SM490A mild steel, three weld beads each having a length of about 70 mm were formed intermittently by pulse-free MAG welding at a depth of 5 mm at an inclination angle of 90 ° on the V-shaped groove slope under the same conditions. The total length of the cracks at each weld crater surface was determined. The ratio of the crack length to the length or diameter of the weld crater was determined and the average of the ratio of the three weld craters was used as an index. Samples with an average crack ratio of 15% or less were evaluated as "good" and samples with an average crack ratio above 15% were evaluated as "bad".
선단 직경 ρTip diameter ρ
선단 직경 ρ가 증가함에 따라 응력 집중이 완화되고 피로 강도가 향상되기 때문에 편의를 위해 용접 접합부의 피로 강도의 지수로서 선단 직경 ρ를 측정했다. 구체적으로, 표 6의 조성을 갖고 두께 2.9mm인 고장력 강판의 랩 접합부를 250A의 평균 용접 전류 및 1.5m/분의 용접 속도로 쉴드 가스로서 Ar 80부피% 및 CO2 20부피%의 기체상 혼합물을 사용하여 수평 랩 용접에 따라 MAG 펄스 용접했다. 이후 도 1에 도시된 바와 같은 선단 직경 ρ를 측정했다. 0.3mm 이상의 선단 직경 ρ을 갖는 샘플을 "양호"로 평가했고, 0.3mm 미만의 선단 직경 ρ를 갖는 샘플을 "불량"으로 평가했다. 상기 평가 결과를 하기 표 8에 나타낸다. As the tip diameter ρ increases, the stress concentration is relaxed and the fatigue strength is improved, so the tip diameter ρ is measured as an index of the fatigue strength of the weld joint for convenience. Specifically, the lap joint of a high-strength steel sheet having a composition of Table 6 and having a thickness of 2.9 mm was a gaseous mixture of 80% by volume of Ar and 20% by volume of CO 2 as a shield gas at an average welding current of 250A and a welding speed of 1.5m / min. Using MAG pulse welding according to horizontal wrap welding. Then, the tip diameter ρ as shown in FIG. 1 was measured. Samples with a tip diameter p of 0.3 mm or more were evaluated as "good", and samples with a tip diameter p of less than 0.3 mm were evaluated as "bad". The evaluation results are shown in Table 8 below.
상기 결과는 실시예 1번 내지 25번의 솔리드 와이어가 본 발명에 규정된 범위 내의 조성을 갖고 모든 평가에서 우수함을 보여준다. 한편, 비교예 26번 내지 50번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 벗어난 조성을 갖고 고속 용접에서의 비드 형성능, 용접 금속의 기계적 특성, 선단 직경 ρ, 고온균열성, 피복능, 및 용접 작업성 중 하나 이상이 불량하다. The results show that the solid wires of Examples 1-25 have a composition within the range defined in the present invention and are excellent in all evaluations. On the other hand, the solid wires of Comparative Examples 26 to 50 have a composition outside the range specified in the present invention and have bead forming ability in high speed welding, mechanical properties of weld metal, tip diameter p, high temperature crackability, coating ability, and welding workability. At least one of is bad.
구체적으로는, 표 8은 본 발명에 규정된 범위 내의 조성을 갖는 실시예 1번 내지 25번의 솔리드 와이어가 모든 평가에서 우수하다는 것을 보여준다. 한편, 비교예 26번 내지 50번의 솔리드 와이어는 본 발명에 규정된 범위를 벗어난 조성을 갖고 고속 용접에서의 비드 형성능, 용접 금속의 기계적 특성, 선단 직경 ρ, 고온균열성, 피복능, 및 용접 작업성 중 하나 이상이 불량하다. Specifically, Table 8 shows that the solid wires of Examples 1 to 25 having a composition within the range defined in the present invention are excellent in all evaluations. On the other hand, the solid wires of Comparative Examples 26 to 50 have a composition outside the range specified in the present invention and have bead forming ability in high speed welding, mechanical properties of weld metal, tip diameter p, high temperature crackability, coating ability, and welding workability. At least one of is bad.
비교예 26번 내지 30번의 솔리드 와이어는 Cr, Ni, Nb, V, Al 및 B 중 어느 것도 함유하지 않거나 이들 원소 중 하나를 본 발명에 규정된 범위보다 적은 양으로 함유하여, 증가된 고온균열성 및 불충분한 용접 금속 강도 및 인성을 나타낸다. 비교예 31번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 탄소 함량을 가져, 불충분한 용접 금속 인성 및 증가된 고온균열성을 나타낸다. 또한, 굵어진 점적, 증가된 스패터, 및 불량한 피복능의 원인이 되는 다량의 슬래그를 나타낸다. 비교예 32번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 망간 함량을 가져, 용접 금속의 불충분한 인성을 나타내고, 고속 용접에서 험핑 비드의 원인이 되어, 정상 비드를 형성하지 못한다. 또한, 다량의 슬래그를 발생시켜 불량한 피복능을 나타낸다. 비교예 33번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 규소 함량을 가져, 용접 금속의 불충분한 인성, 굵어진 점적, 및 증가된 스패터를 나타낸다. 또한, 다량의 슬래그를 발생시켜 불량한 피복능을 나타낸다. 비교예 34번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 인 함량을 갖고 높은 고온균열성을 나타낸다. The solid wires of Comparative Examples 26 to 30 do not contain any of Cr, Ni, Nb, V, Al and B or contain one of these elements in an amount less than the range specified in the present invention, thereby increasing the hot cracking properties. And insufficient weld metal strength and toughness. The solid wire of Comparative Example 31 had an excessively high carbon content, indicating insufficient weld metal toughness and increased hot cracking. It also shows a large amount of slag that causes thick spots, increased spatter, and poor coverage. The solid wire of Comparative Example 32 had an excessively high manganese content, exhibiting insufficient toughness of the weld metal, causing humping beads in high speed welding, and failing to form normal beads. In addition, a large amount of slag is generated to show poor coating ability. The solid wire of Comparative Example 33 had an excessively high silicon content, indicating insufficient toughness, coarse drip, and increased spatter of the weld metal. In addition, a large amount of slag is generated to show poor coating ability. The solid wire of Comparative Example 34 has an excessively high phosphorus content and shows high hot crackability.
비교예 35번 및 36번의 솔리드 와이어는 과도하게 낮은 황 함량을 가져, 낮은 고온균열성을 나타내지만 고속 용접에서 불량한 비드 형성능 및 작은 선단 직경을 나타낸다. 비교예 37번 내지 40번의 솔리드 와이어는 Cr, Ni, V 및 Al 중 1종 이상의 함량이 과도하게 높아, 가격이 높고 고속 용접에서 험핑 비드를 초래한다. 또한, 굵어진 점적 및 다량의 스패터를 나타낸다. 비교예 41번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 니오븀 함량을 가져, 높은 고온균열성을 나타내지만 가격이 비싸고, 고속 용접에서 험핑 비드를 초래한다. 또한, 굵어진 점적을 나타내고 다량의 스패터를 초래한다. 비교예 42번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 붕소 함량을 가져 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 43번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 붕소 및 바나듐 함량을 가져, 높은 고온균열성을 나타내고, 가격이 높으며, 고속 용접에서 험핑 비드를 초래한다. 또한, 굵어진 점적을 나타내고 다량의 스패터를 초래한다. The solid wires of Comparative Examples 35 and 36 had an excessively low sulfur content, showing low hot cracking properties but poor bead formation ability and high tip diameter in high speed welding. The solid wires of Comparative Examples 37 to 40 have an excessively high content of at least one of Cr, Ni, V, and Al, which is expensive and results in humping beads in high speed welding. In addition, a thick drop and a large amount of spatter are shown. The solid wire of Comparative Example 41 has an excessively high niobium content, exhibits high hot cracking properties but is expensive, resulting in humping beads in high speed welding. It also exhibits thick droplets and results in a large amount of spatters. The solid wire of Comparative Example 42 has an excessively high boron content and shows high hot crackability. The solid wire of Comparative Example 43 has an excessively high boron and vanadium content, exhibits high hot crackability, is expensive, and results in humping beads in high speed welding. It also exhibits thick droplets and results in a large amount of spatters.
비교예 44번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 규소 함량 및 과도하게 낮은 망간 함량을 가져, 불충분한 용접 금속 강도, 굵어진 점적 및 증가된 스패터를 나타낸다. 또한, 고속 용접에서 험핑 비드 및 다량의 슬래그를 초래하고, 불량한 피복능 및 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 45번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 황 함량을 가져 불충분한 용접 금속 강도 및 인성과 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 46번의 솔리드 와이어는 과도하게 낮은 탄소 및 망간 함량을 가져 불충분한 용접 금속 강도 및 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 47번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 탄소 함량 및 과도하게 낮은 규소 함량을 가져 불충분한 용접 금속 인성 및 증가된 고온균열성을 나타냈다. 또한, 비드의 불량한 추종성, 작은 선단 직경을 나타내고, 굵어진 점적, 증가된 스패터, 및 다량의 슬래그를 초래하며, 불량한 피복능을 나타낸다. 비교예 48번의 솔리드 와이어는 과도하게 낮은 규소 함량 및 과도하게 높은 인 함량을 가져, 불충분한 용접 금속 강도, 비드의 불량한 추종성, 작은 선단 직경, 및 높은 고온균열성을 나타낸다. The solid wire of Comparative Example 44 had an excessively high silicon content and an excessively low manganese content, indicating insufficient weld metal strength, coarse drip, and increased spatter. It also results in humping beads and large amounts of slag in high speed welding, and shows poor coverage and high hot cracking properties. The solid wire of Comparative Example 45 had an excessively high sulfur content, indicating insufficient weld metal strength and toughness and high hot cracking properties. The solid wire of Comparative Example 46 had an excessively low carbon and manganese content, indicating insufficient weld metal strength and high hot cracking properties. The solid wire of Comparative Example 47 had an excessively high carbon content and an excessively low silicon content, indicating insufficient weld metal toughness and increased hot cracking. It also exhibits poor followability of beads, small tip diameter, results in thick droplets, increased spatters, and large amounts of slag, and poor coverage. The solid wire of Comparative Example 48 had an excessively low silicon content and an excessively high phosphorus content, indicating insufficient weld metal strength, poor followability of the beads, small tip diameter, and high hot cracking properties.
비교예 49번의 솔리드 와이어는 과도하게 높은 탄소 및 망간 함량을 가져 과도한 용접 금속 강도 및 불량한 인성을 나타낸다. 또한, 고속 용접에서 험핑 비드를 초래하여 정상 비드를 형성하지 못하며, 굵어진 점적, 증가된 스패터, 다량의 슬래그, 불량한 피복능, 및 높은 고온균열성을 나타낸다. 비교예 50번의 솔리드 와이어는 과도하게 낮은 탄소 함량 및 과도하게 높은 인 함량을 가져, 불충분한 용접 금속 강도 및 높은 고온균열성을 나타낸다. The solid wire of Comparative Example 49 had an excessively high carbon and manganese content showing excessive weld metal strength and poor toughness. In addition, high speed welding results in humping beads, failing to form normal beads, and exhibit coarse droplets, increased spatter, large amounts of slag, poor coverage, and high hot cracking properties. The solid wire of Comparative Example 50 had an excessively low carbon content and an excessively high phosphorus content, indicating insufficient weld metal strength and high hot cracking properties.
본 발명에 따르면, 비드를 안정적으로 형성할 수 있고 고속 용접에서도 두께 0.6 내지 10mm의 고장력 강판의 가스 쉴드 아크 용접에서 낮은 고온균열성을 갖고 피로 강도가 우수한 용접 접합부를 형성할 수 있는 솔리드 와이어를 제공할 수 있다. According to the present invention, there is provided a solid wire capable of stably forming beads and forming weld joints having low high temperature crackability and excellent fatigue strength in gas shielded arc welding of high tensile steel sheets having a thickness of 0.6 to 10 mm even in high speed welding. can do.
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