KR101535399B1

KR101535399B1 - 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어

Info

Publication number: KR101535399B1
Application number: KR1020147030875A
Authority: KR
Inventors: 슈우이치 나카무라; 가즈히로 고지마; 야스히토 도츠카; 류우이치 시무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2015-07-08
Also published as: EP2848355A1; JP5440744B1; JPWO2013168670A1; WO2013168670A1; JP5565518B2; KR20140133616A; JP2014079807A; EP2848355A4; US20150117937A1; CN104271310B; EP2848355B1; US9259806B2; CN104271310A

Abstract

이 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 와이어 중에, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 2.0 초과 내지 8.0％이며, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.01 내지 1.20％이며, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.50 이상이며, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 2.0 이상 800.0 이하이고, 이하의 a식으로 정의되는 Ceq가 0.60 내지 1.20％이다.

Description

초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어{FLUX-CONTAINING WIRE FOR WELDING ULTRAHIGH-TENSILE STEEL}

본 발명은 인장 강도 950MPa 이상 1500MPa 이하의 초고장력강의 용접에 사용되는 플럭스 함유 와이어에 관한 것이다. 특히, 초고강도의 용접 금속에서 발생하는 연성 저하 깨짐을 방지하고, 우수한 강도, 인성, 신장을 갖는 용접 금속이 얻어지는 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어에 관한 것이다.

본원은, 2012년 5월 8일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-106607호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근 들어, 건설 크레인 등의 건설 기계, 산업 기계의 대형화, 경량화의 요구가 증가하고 있고, 그것에 수반하여 사용되는 강판도 950MPa급 강, 1180MPa급 강 등의 초고장력강판이 사용되도록 되었다. 이들 초고장력강판이 사용되는 이유는, 제품의 경량화, 그리고 강재 사용량이 줄어듦으로써 강재 비용이나 운반 비용이 감소하는 것이나, 강재가 비교적 얇아져 단위 면적당 중량이 줄어듦으로써, 강재의 처리가 좋고, 용접량도 경감하는 점에서, 제조 공사 기간 단축, 시공 비용 삭감이 기대되기 때문이다.

그러나, 초고장력강에 대한 사용의 요구는 매우 높아져 있음에도 불구하고, 950MPa급 이상의 초고장력강의 사용량은 전체량으로부터 보면 아직 근소하다.

이 이유로서는, 950MPa급 이상의 초고장력강의 용접에서는, 모재 강판의 성능에 걸맞는 고강도·고인성의 용접 금속을 얻는 것이 보다 곤란해지기 때문에, 그러한 용접에 적합한 용접 재료의 개발이 충분히 행하여지고 있지 않았던 것을 들 수 있다.

초고장력강의 용접에서는, 고합금의 용접 금속을 얻을 필요가 있다. 고합금의 용접 와이어로서는, 플럭스 함유 와이어가 제조성의 점에서 유리하기 때문에, 특히, 초고장력강의 용접에 적용할 수 있는 플럭스 함유 와이어의 개발이 필요하게 되어 있다.

이러한 상황 중에, 초고장력강의 용접에 필요한 강도나 인성을 확보하는 것을 목적으로 다음과 같은 플럭스 함유 와이어가 제안되어 있다.

특허문헌 1에서는, 강도와 인성을 확보하기 위하여 유효한 Ni와, 기타 Mo, W, Nb, V 등을 적당량 첨가하여, 용접 금속의 인장 강도와 인성이 확보된다. 또한 와이어 중에 탈산 원소인 Si, Mn, Al, Ti, Mg를 적당량 함유시킴으로써, 용접 시의 용접 금속 중의 산소 및 확산성 수소에 기인하는 용접 금속의 인성 및 연성의 저하를 방지하고, 또한, y 깨짐 용접 시험에서의 깨짐 정지 온도를 150℃ 이하로 저감할 수 있는 플럭스 함유 와이어가 제안되어 있다.

또한, 본 발명자들에 의한 특허문헌 2에서는, 인장 강도 950MPa급 이상의 초고장력강의 용접에 있어서, 특히, 100℃의 예열 온도에서 용접할 수 있도록, 플럭스 중에 Mg를 첨가하여 용접 금속의 확산성 수소량을 저감하고, 고인성이고 내저온 깨짐성을 향상시킨 용접 금속을 얻는 것이 가능한 플럭스 함유 와이어가 제안되어 있다.

특허문헌 3에서는, 금속 불화물, 금속 산화물을 첨가한 490 내지 780MPa급 고장력강용의 플럭스 함유 와이어에 대하여 개시되어 있다. 그러나, 780MPa급을 초과하는 강도 레벨의 고장력강에 대하여 문제가 되는 연성 저하 깨짐에 대해서는, 모두 전혀 검토되고 있지 않다.

특허문헌 4에서는, 프라이머 도포나 녹 발생의 강재 용접에 있어서도, 피트나 가스 홈 등의 기공은 발생하지 않고 양호한 비드를 형성할 수 있는 금속 불화물을 첨가한 플럭스 함유 와이어에 대하여 개시되어 있다. 그러나, 저강도의 용접 재료이기 때문에 C, Mn이나 기타의 합금 성분을 거의 함유하고 있지 않은데다가, 금속 산화물이 플럭스 조성의 주체이며, 연성 저하 깨짐, 및 용접 금속의 인성에 대해서도 검토되고 있지 않다. 또한, 금속 불화물은 확산성 수소량을 저감한다고 기재되어 있지만, 금속 불화물의 함유량도 2.0％ 이하이고, 그 저감 효과에 관한 정량적인 분석은 행하여지지 않고 있다.

일본 특허 공개 2008-093715호 공보 일본 특허 공개 2011-005531호 공보 일본 특허 공개 평8-257785호 공보 일본 특허 공개 평3-180298호 공보

용접 학회 편, 「신판 용접·접합 기술 특론」, 2005년 발행, 도쿄, 산호우 슛판 가부시끼가이샤, 141 페이지

950MPa 이상의 초고장력강의 용접 조인트에서는, 강재와 마찬가지로 용접 금속도 초고장력이 될 것이 요구되나, 초고장력의 용접 금속에서는 연성 저하 깨짐이 발생한다는 문제가 새롭게 발생하였다.

연성 저하 깨짐은, 다층의 용접에 있어서 구γ 입계가 깨짐으로써 일어나는 현상이다. 초고장력강의 용접은, 1 패스당의 입열을 제한하는 것이 바람직한 것으로부터 다층 용접으로 행하여진다. 다층 용접에서는, 먼저 형성된 용접 금속이 다음 용접 패스에 의해 재가열을 받는다. 그 때, 주로 C와 S가 구γ 입계에 편석하고, 그것에 의해 취화한 구γ 입계가, 냉각될 때에 발생하는 열수축에 의해 깨짐으로써 발생한다.

이러한 연성 저하 깨짐은, 통상의 고장력강 용접 금속에서는 보이지 않지만, 950MPa를 초과하는 초고장력강의 용접 금속에서는, 강도·인성을 확보하기 위해서, 용접 금속을 고합금으로 함으로써 마르텐사이트 조직으로 해야만 하고, 그러한 용접 금속에서는 연성 저하 깨짐의 발생이 현저해진다.

연성 저하 깨짐은 매우 미소한 깨짐이며, 인장력 시험 시에 깨짐의 균열 선단에 응력이 집중함으로써, 조기에 파단에 이르게 되기 때문에, 특히 신장이 낮은 값이 된다. 신장이 낮은 값이면, 제조 시에 충분히 굽힘 가공을 할 수 없는 등 문제가 된다.

따라서, 이러한 초고장력강이 널리 사용되도록 되기 위해서는, 우수한 강도, 인성, 신장을 갖는 용접 금속이 얻어지는 플럭스 함유 용접 와이어가 강하게 요구된다.

그러나, 특허문헌 1, 2, 3, 4에서는, 인장 강도 950MPa급 이상의 고장력강의 용접에 있어서 문제가 되는 연성 저하 깨짐에 대해서는, 모두 전혀 검토되고 있지 않고, 그 해결이 요망되고 있다. 또한, 그 강의 용접 시에, 예열 온도의 한층더 저감도 요망되고 있다.

또한, 특허문헌 1에서도 용접 금속의 연성에 대하여 고려되고 있지만, 그 표 5 등을 참조하면, 연성을 -40℃에서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지로 평가하고 있고, 또한, 산소량의 저감에 의해 연성을 향상시키고 있는 것으로부터, 거기에서 사용되고 있는 「연성」이라고 하는 단어는, 인성과 동일한 의미에서 사용되고 있다.

한편, 본 발명에서 문제로 하고 있는 연성 저하 깨짐이란, 예를 들어, 비특허문헌 1에 정의되고 있는 것과 같은, 구γ 입계의 마이크로 단위의 국소적인 연성의 부족에 의한 깨짐이며, 특허문헌 1에서 사용되고 있는 연성과는 정의가 상이 하다. 실제로, 본 발명에 있어서, 연성의 평가 지표는, 후술하는 실시예에 기술된 바와 같이 실온에서 행하는 인장 시험에 있어서의 파단 신장이다.

본 발명은 상기 배경기술의 문제점을 감안하여, 950MPa 이상 1500MPa 이하의 초고장력강의 용접 시에, 연성 저하 깨짐을 억제함으로써 고강도 고인성 또한 신장이 우수한 용접부를 얻을 수 있는 플럭스 함유 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

종래, 강도 레벨이 낮은 곳에서는, 연성 저하 깨짐이 발생하지 않아, 지금까지 문제가 되지 않았기 때문에, 연성 저하 깨짐의 억제에 대해서는 전혀 검토되고 있지 않다.

본 발명자들은, 연성 저하 깨짐을 억제하는 것을 목적으로 여러 가지 검토한 결과, 강제 외피의 내부에 플럭스가 충전된 플럭스 함유 와이어에 있어서, 950MPa 이상의 용접 금속에 요구되는 강도·인성을 확보하는데 필요한 플럭스 배합·합금 성분 범위에서, 금속 불화물과 C, Mn 및 V를 특정한 조건에서 와이어에 첨가함으로써 연성 저하 깨짐을 억제할 수 있어, 우수한 파단 신장이 얻어지는 것을 발견하고, 그 지식을 기초로 추가로 검토를 하여 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명의 요지를 바람직한 실시 형태와 함께 나타내면 이하와 같다.

(1) 본 발명의 제1 형태에 관한 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 강제 외피의 내부에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어로서, 상기 와이어 중에, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 2.0 초과 내지 8.0％이며, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.01 내지 1.20％이며, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량 합계를, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만으로 하고, 상기 플럭스 중의 철분의 함유량을, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 미만이고, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.50 이상이며, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 2.0 이상 800.0 이하이고, 화학 성분이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로: C: 0.080 초과 내지 0.200％; Si: 0.05 내지 1.50％; Mn: 1.0 내지 2.2％; Al: 0.001 내지 0.400％; Ni: 1.0 내지 9.0％; V: 0.050 초과 내지 0.300％; P: 0.020％ 이하; S: 0.020％ 이하; Cu: 0 내지 0.800％; Cr: 0 내지 2.5％; Mo: 0 내지 2.0％; Ti: 0 내지 0.300％; Nb: 0 내지 0.05％; B: 0 내지 0.0100％; Mg: 0 내지 0.8％; Ca: 0 내지 0.5％; REM: 0 내지 0.0100％; 잔량부: 철 및 불순물;을 포함하고, 이하의 a식으로 정의되는 Ceq가 0.60 내지 1.20％이다.

단, [] 속의 원소는, 각각의 원소의 질량％에 따른 함유량을 나타낸다.

(2) 상기 (1)에 기재된 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 와이어 중의 CaO의 함유량이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.15％ 미만이어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이어도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접에 대한, 일본 공업 규격 JIS Z3111-2005에 규정된 용착 금속의 인장 시험에 있어서, 상기 용착 금속의 인장 강도가 950MPa 이상 또한 1500MPa 이하가 되어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 없어도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어는, 상기 와이어의 표면에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포되어 있어도 된다.

본 발명에 따르면, 인장 강도 950MPa 이상의 초고장력강의 용접에 사용되는 플럭스 함유 와이어에 있어서, 고강도, 고인성이며, 또한, 연성 저하 깨짐을 억제함으로써 우수한 신장을 갖는 용접 금속을 얻을 수 있는 플럭스 함유 와이어를 제공할 수 있다.

도 1은 JIS Z3111(1986년)에 준거한 A1호의 환봉 인장 시험편의 인장 시험에서 얻어진 파단 신장(표점 거리 50mm)과 금속 불화물량/금속 산화물량의 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 JIS Z3111(1986년)에 준거한 A1호의 환봉 인장 시험편의 인장 시험에서 얻어진 파단 신장(표점 거리 50mm)과 와이어 중의 C 함유량의 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 있어서의 시험편의 채취 위치를 도시하는 도면이다(JIS Z3111(1986년)).
도 4a는 종래의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 산화물의 투과형 전자 현미경 관찰 사진에 의한 도면이다.
도 4b는 종래의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 도 4a의 사진 중의 산화물의 표층 C점에 대하여 EDS 분석한 결과를 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 산화물의 투과형 전자 현미경 관찰 사진에 의한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5a의 사진 중의 산화물의 표층 C점에 대하여 EDS 분석한 결과를 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물에 대해서, 투과형 전자 현미경을 사용하여 내부를 관찰한 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 산화물의 이미지를 도시하는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물에 대해서, 투과형 전자 현미경을 사용하여 내부를 관찰한 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 산화물의 EDS 분석 맵 결과를 도시하는 도면이다.
도 6c는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물에 대해서, 투과형 전자 현미경을 사용하여 내부를 관찰한 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 산소의 분포를 도시하는 도면이다.
도 6d는 본 발명의 와이어를 사용하여 용접한 후의 용접 금속 중의 산화물에 대해서, 투과형 전자 현미경을 사용하여 내부를 관찰한 결과의 일례를 도시하는 도면이며, S의 분포를 도시하는 도면이다.
도 7은 실시예에 있어서의 시험편의 채취 위치를 도시하는 도면이다(JIS Z3111(2005년)).
도 8은 CaO 함유량과 확산성 수소량의 관계를 도시하는 도면이다.

본 발명이 대상으로 하는 강판(1)에서는, 형성되는 용접 금속의 강도(인장 강도)가 950MPa 이상 1500MPa 이하로 높고, 이러한 초고강도 강판의 용접 금속은 마르텐사이트가 90％ 이상인 조직이 된다. 용접한 채의 상태의 용접 금속에서는, 구γ 입계는 매우 조대하게 되어 있다. 또한, 마르텐사이트 변태는 무확산 변태이기 때문에, 용접 시에 형성된 γ 입계는, 편석, 불순물을 포함한 상태에서 남는다. 이로 인해, 초고강도의 용접 금속의 구γ 입계의 인성은 원래 낮게 되어 있다.

또한, 마르텐사이트 변태이기 때문에, C는 고용한 상태로 되어 있고, 이러한 용접 금속이, 다층 용접 시에 재열을 받으면, C가 조대한 구γ 입계에 편석하여, 현저한 취화를 야기한다. 마찬가지로 S도 다층 용접 시의 재열에 의해 구γ 입계에 편석하여, 취화를 야기한다. 그 상태에서, 냉각될 때에 발생하는 열수축에 의해, 구γ 입계에 깨짐이 발생함으로써 연성 저하 깨짐이 발생한다.

이 문제에 대하여 본 발명자들은, C와 S를 입자 내에 효과적으로 포획하여, 입계에의 편석을 방지하는 수단이나 용접 금속의 신장을 높이는 수단을 검토하고, 금속 불화물, 금속 산화물, C, Mn 및 V를 적정하게 첨가함으로써, 초고강도의 용접 금속이어도 연성 저하 깨짐을 억제할 수 있고, 우수한 파단 신장을 확보할 수 있는 것을 발견하였다.

이러한 지식이 얻어진 실험에 대하여 그 일례를 나타낸다.

본 발명자들은, 후술하는 실시예에 나타내는 예와 마찬가지로, 와이어의 성분을 조정하고, 최종의 와이어 직경이 φ 1.2mm인 심리스 플럭스 함유 와이어를 제작하였다. 제작한 와이어에서는, 특히 C, Mn, V의 함유량과 금속 불화물 및 금속 산화물의 함유량을 변화시켰다.

이 플럭스 함유 와이어를 사용하여, 950MPa급의 강판(1)의 맞대기 용접을 실시하고, 얻어진 용접 금속으로부터 JIS Z3111(1986년)에 준거한 A1호의 환봉 인장 시험편을 채취하고, 실온에서 인장 시험을 행하고, 용접 금속의 인장 강도, 파단 신장을 평가하였다.

도 1에, 인장 시험에서 얻어진 파단 신장(표점 거리 50mm)과 용접 와이어 중의 금속 불화물량/금속 산화물량과의 관계를 나타낸다. 여기서, 기호 ○과 기호 ●은 V가 0.05％ 초과인 것을 나타내고, 기호 ×은 V가 0.05％ 이하인 것을 나타낸다. 또한, 도 2에, 인장 시험에서 얻어진 파단 신장(표점 거리 50mm)과 와이어 중의 C 함유량의 관계를 나타낸다.

도 1로부터, 금속 불화물을, 금속 불화물량/금속 산화물량의 값이 2.0 이상이 되도록 첨가하고, 또한, C가 질량％로, 0.080％ 초과, Mn이 1.0％ 이상, V가 0.05％ 초과가 되도록 첨가한 와이어에서는, 인장 시험에 있어서 12％ 이상의 파단 신장이 얻어지고 있는 것을 알았다.

또한, 도 2로부터, 와이어 중의 Mn 함유량이 1％를 하회하는 범위에서는, 파단 신장은 와이어 중의 C 함유량의 증가와 함께 감소한다. 한편, 와이어 중의 Mn 함유량이 1％ 이상의 범위에서는, 와이어 중의 C 함유량이 0.07％ 부근까지는 Mn량이 적은 경우와 동일한 경향을 나타내지만, 그것을 초과하면, 반대로 와이어 중의 C 함유량의 증가와 함께 파단 신장이 급격하게 증가하게 된다. 와이어 중의 C 함유량 0.080％ 이상에서는, 12％ 이상의 우수한 파단 신장을 나타내게 되는 것을 알았다.

이상과 같은 결과가 얻어진 이유는 다음과 같이 생각된다.

(i) 플럭스에 금속 불화물을 특정한 범위에서 첨가함과 동시에, 금속 산화물과의 사이에 특정한 관계가 성립되도록 첨가함으로써, 응고 시에 S를 산화물에 포획시켜서 고용 S량을 저감하고, 재열 시에 구γ 입계에의 S의 편석을 억제함으로써, 연성 저하 깨짐의 억제에 효과가 있었던 것이라고 생각된다.

이 추정은, 도 4a, 4b 내지 도 6a 내지 6d에 도시한 바와 같은 실험 결과에 기초하고 있다.

도 4a, 4b는, 종래 기술의 와이어로 용접한 후, 용접 금속 중의 산화물을 다수, 투과형 전자 현미경으로 관찰한 결과의 일례를, 2개의 산화물 1, 2에 대하여 도시하는 것으로서, 도 4a는 산화물의 투과형 전자 현미경 관찰 사진이며, 도 4b는 사진 중의 산화물의 표층 C점에 대하여 EDS 분석한 결과를 나타낸다. EDS 분석의 결과로부터, 이 예에서는 S가 거의 검출되어 있지 않다.

한편, 도 5a, 5b는, 본 발명의 와이어(즉, 금속 불화물을 특정한 범위에서 첨가함과 동시에, 금속 산화물과의 사이에 특정한 관계가 성립되도록 금속 불화물을 첨가한 와이어)로 용접한 후의 결과의 일례를, 2개의 산화물 A, B에 대하여 도 4a, 4b와 동일하게 도시한 것이다. EDS 분석의 결과로부터, 이 예에서는 산화물의 표층에 S가 검출되어, 명료하게 존재하고 있는 것을 알 수 있다.

도 6a 내지 6d는, 본 발명의 와이어로 용접한 용접 금속 중의 산화물을 이온 밀링 처리에 의해 박막화하고, 투과형 전자 현미경을 사용하여 내부를 관찰한 결과의 일례를 도시하는 것으로서, 도 6b, 6c, 6d에 도시하는 산화물 내부의 EDS 원소 맵으로부터, 산화물의 표층에 S가 존재하고 있는 것을 명료하게 알 수 있다.

이 결과로부터, 본 발명의 와이어로 용접한 용접 금속은, 응고 과정에 있어서 산화물 표층에 S가 많이 도입됨으로써, 고용 S가 대폭으로 저하되어, S가 구γ 입계에 편석하는 것이 억제되어, 이에 의해 연성 저하 깨짐의 억제에 효과가 있었다고 생각된다.

(ii) 또한, 용접 금속 중의 Mn은 C와 인력 상호 작용을 갖기 때문에, 고용 C의 구γ 입계에의 편석을 늦추는 효과를 갖는다고 생각된다. 그 외에, V는 C와 탄화물을 형성하기 쉽고, 또한 응고 시의 편석이 적고, 비교적, 용접 금속 내에서 균일하게 분산하여 존재한다. 용접 금속 중에 Mn과 V를 복합 첨가함으로써, 용접 금속이 재열을 받은 때에, Mn의 인력 상호 작용에 의해 C의 구γ 입계에의 이동 속도를 저하시키고, 그 동안에 γ 입자 내에서 V가 고용 C와 탄화물을 형성함으로써, 구γ 입계에의 C의 편석을 억제한 것이라고 생각된다.

(iii) 또한, 구γ 입자 내에서 석출하는 탄화물은, 미세하게 분산하여 강도 향상에 기여하여, 용접 금속 내의 강도 차를 작게 할 수 있다. 또한, C가 높아지는 쪽이, 석출물이 증가하여, 용접 금속 내의 강도 차를 작게 할 수 있다. 그로 인해, C 함유량을 높이고, Mn과 V를 복합 첨가함으로써, 탄화물이 구γ 입자 내에서 미세하게 분산하여 석출되어, 가공 시에 용접 금속 전체가 균일하게 소성 변형되게 되어, 파단 신장이 향상되는 효과가 있었던 것이라고 생각된다.

이어서, 이상과 같은 검토의 결과 이루어진 실시예의 플럭스 함유 와이어에 대해서, 특징으로 하는 기술 요건의 한정 이유에 대하여 순차 설명한다.

우선, 실시예의 플럭스 함유 와이어를 구성하는 강제 외피 및 플럭스 중에 함유되는 합금 성분, 금속 탈산 성분 및 기타의 각 성분의 함유량 한정 이유에 대하여 설명한다.

이하의 설명에 있어서, 「％」는 특별히 설명이 없는 한, 「질량％」를 의미하고, 각 성분의 함유량은, 와이어 전체 질량에 대한 강제 외피 및 플럭스 중의 각 성분의 질량％의 합계가 되는 성분 함유량을 의미하는 것으로 한다.

(C: 0.080 초과 내지 0.200％)

용접 금속의 인장 강도가 950MPa 이상이 되면, 조직은 마르텐사이트 주체 조직이 된다. 마르텐사이트 조직의 강도에 미치는 C의 영향은 커서, 용접 와이어 중의 C 함유량이 많을수록 용접 금속 중의 C 함유량도 증가하여, 용접 금속의 강도를 높일 수 있다.

또한, Mn, V을 본 발명 범위에서 복합 첨가한 경우에는, 구γ 입자 내에서 탄화물이 미세하게 분산하여 석출되어, 용접 금속 내의 강도 차를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 가공 시에 용접 금속이 균일하게 소성 변형하게 되기 때문에, 파단 신장을 향상시킬 수 있다.

이들 효과를 얻기 위해서는, C는 0.080％ 초과 함유할 필요가 있다. 단, 0.200％를 초과하여 C를 함유하면, 인성의 열화가 현저해지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 강도와 파단 신장을 안정적으로 확보하기 위해서는, C의 하한을 0.090％ 초과, 0.100％ 초과, 또는 0.110％ 초과로 해도 되고, C 상한을, 0.180％, 0.160％ 또는, 0.140％로 해도 된다.

(Si: 0.05 내지 1.50％)

Si는, 탈산 원소이며, 용접 금속의 O량을 저감하여 청정도를 높이기 위해서, 0.05％ 이상의 함유가 필요하다. 단, 1.50％를 초과해서 함유시키면 용접 금속의 인성을 열화시키기 때문에, Si 함유량은 0.05 내지 1.50％로 한다. 또한, 용접 금속의 인성을 안정적으로 확보하기 위해서는, Si의 하한을 0.20％, 0.30％ 또는 0.40％로 해도 되고, Si의 상한은, 1.20％, 1.00％ 또는 0.80％로 해도 된다.

(Mn: 1.0 내지 2.2％)

Mn은, C와 인력 상호 작용을 갖고 있고, C의 구γ 입계에의 편석을 억제함으로써 연성 저하 깨짐의 억제에 효과가 있다. 또한, 본 발명의 성분 범위 내에서는, 구γ 입자 내에서의 미세한 탄화물의 생성을 촉진하여, 용접 금속 내의 강도 차를 작게 함으로써, 파단 신장을 향상시키는 효과도 있다.

그 효과를 확실하게 발휘하기 위해서는, 1.0％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 2.2％를 초과해서 함유시키면, 용접 금속 중에 잔류 오스테나이트가 과잉으로 생성되게 된다. 잔류 오스테나이트 내에서는 C가 농화하고 있고, 그 상태에서 용접에 의한 재열을 받으면, 잔류 오스테나이트였던 곳에서 탄화물이 과잉으로 생성되어, 현저한 취화를 야기한다.

이로 인해, Mn 함유량은 1.0 내지 2.2％로 한다. 또한, 파단 신장을 향상시키는 효과를 안정적으로 확보하기 위해서는, Mn의 하한을 1.2％, 1.3％ 또는 1.4％로 해도 되고, Mn의 상한은, 2.0％ 또는 1.8％로 해도 된다.

(P: 0.020％ 이하)

P는 불순물 원소이며, 용접 금속의 인성과 연성을 저해하기 위하여 최대한 저감할 필요가 있다. 인성과 연성에 대한 악영향을 허용할 수 있는 범위로서, P 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 인성과 연성의 더한층의 향상을 위하여, P의 상한을 0.015％ 또는 0.010％로 제한해도 된다. P의 하한을 제한할 필요는 없고, 그 하한은, 0％로 해도 된다.

(S: 0.020％ 이하)

S도 불순물 원소이며, 연성 저하 깨짐의 발생을 촉진시키고, 또한, 과대하게 존재하면 인성과 연성을 모두 열화시키기 때문에, 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 인성, 연성에 대한 악영향을 허용할 수 있는 범위로서, S 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 인성의 더한층 향상을 위하여, S의 상한을 0.015％, 0.010％ 또는 0.008％로 제한해도 된다. S의 하한을 제한할 필요는 없고, 그 하한은, 0％로 해도 된다.

(Al: 0.001 내지 0.400％)

Al은 탈산 원소이며, Si와 마찬가지로, 용접 금속 중의 O 저감, 청정도 향상에 효과가 있고, 그 효과를 발휘하기 위하여 0.001％ 이상 함유시킨다. 한편, 0.400％를 초과해서 함유시키면, 질화물이나 산화물을 형성하여, 용접 금속의 인성을 저해하기 때문에, 그 함유량을 0.001 내지 0.400％로 한다. 또한, 용접 금속의 인성을 향상시키는 효과를 충분히 얻기 위해서는, Al의 하한을 0.0012％, 또는 0.0015％로 해도 되고, 또한, 조대 산화물의 생성 억제를 위해서, Al의 상한을, 0.200％, 0.100％ 또는 0.080％로 해도 된다.

(Ni: 1.0 내지 9.0％)

Ni는 고용 인화(고용에 의해 인성을 높이는 작용)에 의해 조직, 성분에 의존하지 않고 인성을 향상시킬 수 있는 유일한 원소이며, 특히, 인장 강도가 950MPa 이상인 고강도의 용접 금속에서 인성을 높이는데도 유효한 원소이다.

고용 인화 효과를 얻기 위해서는 1.0％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Ni 함유량이 많을수록 인성을 향상시키는데 있어서 유리하지만, 함유량이 9.0％를 초과하면, 그 효과가 포화하는 것 외에, 용접 와이어의 제조 비용이 과대해지기 때문에 바람직하지 않다. 그로 인해, Ni를 함유시키는 경우의 함유량을 1.0 내지 9.0％로 한다. 또한, Ni의 효과가 확실하게 인성 향상에 기여하기 위해서는, Ni의 하한을 1.4％, 1.6％, 2.1％로 하는 것이 좋다. 또한, Ni는 고가인 원소이며, 그 상한을 7.0％, 6.0％ 또는 4.8％로 제한해도 된다.

(V: 0.050 초과 내지 0.300％)

V는 용접 응고 시의 편석이 적고, 비교적, 용접 금속 내에서 균일하게 분산하여 존재하고, 재열을 받은 때에 고용 C를 포획하여 탄화물을 형성함으로써, 구γ 입계에의 C의 편석을 억제함으로써, 초고강도의 용접 금속에서 발생하는 연성 저하 깨짐의 억제에 효과가 있다. 또한, 본 발명의 성분 범위 내에서는, 구γ 입자 내에서 미세한 탄화물을 형성하여 석출하고, 용접 금속 내의 강도 차를 작게 하기 위해서, 파단 신장을 향상시키는 효과를 갖는다.

그 효과를 얻기 위해서는, 0.050％ 초과 함유시킬 필요가 있다. V 함유량이 많을수록 연성 저하 깨짐의 억제 효과는 크지만, 함유량이 0.300％를 초과하면, 그 효과가 포화하는 것 외에, 인성을 열화시키기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 연성 저하 깨짐의 억제 효과를 높이기 위해서, V의 하한을 0.060％, 0.080％, 0.100％, 0.120％로 해도 되고, 또한, V에 의한 인성 열화를 억제하기 위해서, V의 상한을 0.280％, 0.250％, 0.230％로 제한해도 된다.

본 발명의 플럭스 함유 와이어는, 합금 성분 또는 금속 탈산 성분으로서 이상의 기본 성분 외에, 추가로, 용접하는 강판(1)의 강도 레벨이나 구하는 인성의 정도에 따라, Cu, Cr, Mo, Ti, Nb, B, Mg, Ca, 및 REM 중 1종 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다. 이들 성분의 의도적 첨가의 유무에 의존하지 않고, 와이어 중의 함유량이 청구 범위 내에 있으면, 그 와이어는 본 발명의 범위 내라고 간주한다. 이로 인해, 본 발명에서는, 이 합금 성분은 상한만을 규정하고 있기 때문에, 청구항의 기재를 「(0 내지 상한)으로 한다」, 「(상한 이하)로 한다」 또는 「(상한 이하로) 제한한다」 중의 어느 것이어도 된다.

(Cu: 0 내지 0.800％)

Cu는, 와이어의 외피 표면의 도금, 및 플럭스에 단체 또는 합금으로서 첨가되어, C의 구γ 입자 내에의 편석을 억제하여, 연성 저하 깨짐의 억제에 효과가 있다. 그 효과를 얻기 위해서, 0.800％ 이하 함유시켜도 된다. 한편, 함유량이 0.800％를 초과하면 인성이 저하된다. 그로 인해, Cu를 함유시키는 경우의 함유량은 0.800％ 이하로 한다.

또한, Cu의 함유량에 대해서는, 외피 자체나 플럭스 중에 함유되어 있는 분 외에, 와이어 표면에 구리 도금될 경우에는 그 분도 포함한다. 보다 안정적으로 Cu의 효과를 얻기 위해서는, Cu의 상한을, 0.600％, 0.500％, 또는 0.400％로 해도 된다. Cu의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다. 필요가 있으면, 그 하한을 0.050％ 또는 0.100％로 해도 된다.

(Cr: 0 내지 2.5％)

Cr은, 켄칭성을 높이는 것에 의해 고강도화에 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서, Cr을 0.1％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, Cr을 2.5％를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 베이나이트나 마르텐사이트를 불균일하게 경화시켜, 인성을 열화시키기 때문에, Cr을 함유시키는 경우의 함유량은 2.5％ 이하로 한다. 보다 안정적으로 Cr의 효과를 얻기 위해서는, Cr의 상한을, 2.0％, 1.8％, 1.6％ 또는 1.4％로 해도 된다. Cr의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다.

(Mo: 0 내지 2.0％)

Mo는, 켄칭성 향상 원소이며 또한, 미세 탄화물을 형성하여, 석출 강화에 의해 인장 강도 확보에 유효하다. 이들 효과를 발휘하기 위해서, Mo를 0.1％ 함유시켜도 된다. 한편, 2.0％를 초과하여 용접 와이어 중에 함유시키면, 조대한 석출물이 발생하여 용접 금속의 인성을 열화시키기 때문에, 용접 와이어 중에 Mo를 함유시키는 경우의 함유량은 2.0％ 이하로 한다. 보다 안정적으로 Mo의 효과를 얻기 위해서는, Mo의 상한을, 1.8％, 1.6％, 1.4％ 또는 1.2％로 해도 된다. Mo의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다.

(Ti: 0 내지 0.300％)

Ti도 Al과 마찬가지로, 탈산 원소로서 유효하고, 용접 금속 중의 O량을 저감시키는 효과가 있다. 또한, 고용 N을 고정하여 인성에 대한 악영향을 완화하기 위해서도 유효하다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서, 0.005％ 이상 함유시켜도 된다. 단, 용접 와이어 중의 함유량이 0.300％를 초과하여 과잉이 되면, 조대한 산화물의 형성에 기인한 인성 열화, 과도한 석출 강화에 의한 인성 열화가 발생할 가능성이 커진다.

이로 인해, 용접 와이어 중에 Ti를 함유시키는 경우의 함유량을 0.300％ 이하로 한다. Ti의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다. 또한, Ti에 의한 용접 금속의 인성 향상 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ti의 상한은, 0.200％, 0.100％ 또는 0.050％로 해도 된다.

(Nb: 0 내지 0.05％)

Nb는 미세 탄화물을 형성하여, 석출 강화에 의해 인장 강도 확보에 유효하다. 이들 효과를 얻기 위해서, 다른 동일한 효과를 갖는 원소와의 복합 효과를 고려해도 0.01％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, 0.05％를 초과해서 함유시키면, 용접 금속 중에 과잉으로 함유되고, 조대한 석출물을 형성하여 인성을 열화시키기 때문에 바람직하지 않다.

그로 인해, 본 발명에 있어서는, 용접 와이어 중에 함유시키는 경우의 함유량은 0.05％ 이하로 한다. Nb의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다. 보다 안정적으로 Nb의 효과를 얻기 위해서는, 필요에 따라, Nb의 상한을, 0.04％, 또는 0.035％로 해도 되고, Nb의 하한을, 0.02％, 또는 0.03％로 해도 된다.

(B: 0 내지 0.0100％)

B는, 용접 금속 중에 적정량 함유시키면, 고용 N과 결부되어서 BN을 형성하여, 고용 N의 인성에 대한 악영향을 감소시키는 효과가 있고, 또한, 켄칭성을 높여서 강도 향상에 기여하는 효과도 있다. 이들 효과를 얻기 위해서, 용접 와이어 중에 B를 0.0003％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, 함유량이 0.0100％ 초과가 되면, 용접 금속 중의 B가 과잉이 되어, 조대한 BN이나 Fe₂₃(C, B)₆ 등의 B 화합물을 형성하여 인성을 반대로 열화시키기 때문에, 바람직하지 않다.

따라서, B를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. B의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다. 인성 향상을 위하여, B의 상한을, 0.0080％, 0.0060％, 0.0040％, 또는 0.0030％로 해도 되고, B의 하한을, 0.0004％, 또는 0.0005％로 해도 된다.

(Mg: 0 내지 0.8％)

Mg는 강탈산 원소이며, 용접 금속 중의 O량을 저감하여, 용접 금속의 연성 및 인성을 향상시킨다. 이 효과를 얻기 위하여 0.1％ 이상 함유시켜도 된다. 그러나, 용접 와이어 중의 Mg 함유량이 0.8％를 초과하면, 용접 금속 중에서의 조대 산화물의 형성에 의한 인성 저하를 무시할 수 없게 되고, 또한, 용접 중의 아크의 안정성이 열화되어, 비드 형상을 악화시키는 원인도 된다.

이로 인해, Mg를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.8％ 이하로 한다. Mg의 하한을 정할 필요는 없고, 그 하한은 0％이다. 용접 작업의 안정성의 확보를 위해서, Mg의 상한을 0.7％, 또는 0.6％로 해도 되고, Mg의 하한을, 0.2％, 또는 0.3％로 해도 된다.

(Ca: 0 내지 0.5％)

(REM: 0 내지 0.0100％)

Ca, REM은 모두 황화물의 구조를 변화시키고, 또한 용접 금속 중에서의 황화물, 산화물의 사이즈를 미세화하여 연성 및 인성 향상에 유효하다. 그 효과를 얻기 위해서, Ca 또는 REM을 함유해도 된다. 한편, 과잉으로 함유하면, 황화물이나 산화물의 조대화를 발생하여, 연성, 인성의 열화를 초래하기 때문에, 또한, 용접 비드(3)의 형상 열화, 용접성의 열화 가능성도 발생하기 때문에, 각각의 상한을, Ca에서는 0.5％, REM에서는 0.0100％로 한다. Ca와 REM의 하한을 정할 필요는 없고, 그들의 하한은 0％이다.

(탄소 당량 Ceq: 0.60 내지 1.20％)

본 발명의 플럭스 함유 와이어에서는, 합금 성분 또는 금속 탈산 성분으로서 이상과 같이 각 원소를 함유한다. 용접 금속의 인장 강도를 확보하기 위해서, 하기 a식으로 표현되는 일본 용접 협회(WES)에서 정하는 탄소 당량 Ceq가 0.60 내지 1.20％가 되도록 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V의 함유량을 더 조정한다.

Ceq는, 그 값이 높을수록 용접 금속이 경화하기 때문에 인장 강도가 향상되지만, 한편으로 인성이 저하되고, 또한 용접 깨짐 감수성이 높아지기 때문에 저온 깨짐 억제의 대책이 필요해진다. 이 Ceq의 값이 0.60％ 미만에서는, 용접 금속에 있어서 목적으로 하는 강도(인장 강도) 950MPa 이상을 만족하지 않는다. Ceq의 값이 1.20％를 초과하면, 용접 금속의 인장 강도가 과잉이 되어, 용접 금속의 인성이 저하된다. 그로 인해, Ceq의 범위는, 0.60 내지 1.20％로 한다. 용접 금속의 인장 강도를 높이기 위해서, Ceq의 하한을 0.63％, 0.66％, 0.70％로 해도 된다. 용접 금속의 인성 열화를 작게 하는데 있어서, Ceq의 상한을 1.10％, 1.00％ 또는 0.90％로 해도 된다.

또한, 이상의 합금 성분 또는 금속 탈산 성분으로서 함유되는 원소의 함유량에는, 그 원소가 불화물, 금속 산화물, 금속 탄산염으로서 함유되는 경우의 함유량은 포함하지 않는다. 또한, 그 원소는 반드시 순물질(불가피 불순물의 함유는 가능)일 필요는 없고, Cu-Ni 등의 합금의 형태로 함유되어 있어도 전혀 문제는 없다. 또한, 그 원소는 강제 외피 중에 함유되어 있거나, 플럭스로서 함유되어 있어도, 그 효과는 동일하기 때문에, 강제 외피와 플럭스 중의 어느 것이라도 함유하는 것이 가능하다.

이어서, 와이어의 외피 내에 삽입되는 플럭스 성분에 대하여 설명한다.

실시예의 플럭스 함유 와이어에서는, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂의 금속 불화물의 1종 또는 2종 이상 함유되고, 그 함유량의 합계(α)를 와이어 중에 2.0 초과 내지 8.0％ 이하로 한다.

금속 불화물은, 용융지의 염기도를 변화시킨다. 용융지의 염기도를 변화시킴으로써, 응고 시에 S가 산화물에 포획되는 것을 촉진한다. 산화물에 포획되는 S가 증가함으로써, 응고 후의 고용 S가 감소한다. 그것에 의하여, 용접 금속이 재열을 받은 때에 구γ 입계에의 고용 S가 편석하는 것을 억제하여, 초고강도의 용접 금속에서 발생하는 연성 저하 깨짐을 억제할 수 있다. 또한, 금속 불화물에 의해 염기도가 변화함으로써, 용접 금속의 산소를 저감시키는 것에도 유효하고, 그것에 의하여 용접 금속의 인성의 향상도 기대할 수 있다.

이들 효과를 얻기 위해서는, 금속 불화물의 함유량의 합계 α을 2.0％ 초과 함유시킬 필요가 있다. 금속 불화물의 함유량의 합계 α가 2.0％ 이하에서는, 이들 충분한 효과를 얻을 수 없다. 또한, 8.0％를 초과하면, 용접 흄, 슬래그가 과잉으로 생성되기 때문에, 용접 작업성이 현저하게 열화되어, 바람직하지 않다. 또한, 산소량의 저감 효과를 크게 얻기 위해서는, 합계 α의 하한을 2.1％ 이상, 2.2％ 이상, 2.5％ 이상, 2.8％ 이상 또는 3.0％ 이상으로 해도 되고, 용접 작업성의 열화를 억제하기 위해서, 합계 α의 상한을 7.0％ 이하, 6.5％ 이하, 6.0％ 이하로 해도 된다.

또한, 금속 불화물로서, 연성 저하 깨짐을 억제하는 효과의 면에서는, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중의 어느 것이라도 사용할 수 있지만, 용접 작업성의 면으로부터 CaF₂를 주성분으로서 포함하도록 하였다. 또한, 아크 안정성 확보, 스퍼터 억제 등의 용접 작업성을 우선할 경우에는, 첨가하는 금속 불화물 중, 합계 α에 대한 CaF₂의 비율을 50％ 이상으로 한다. 즉, 상기 α에 대한 CaF₂의 함유량의 비를 0.50 이상으로 한다. 필요에 따라, 80％ 이상, 90％ 이상 또는 100％로 해도 된다.

실시예의 플럭스 함유 와이어에서는, 슬래그 형성제로서, Ti 산화물(예를 들어, TiO₂), Si 산화물(예를 들어, SiO₂), Mg 산화물(예를 들어, MgO), Al 산화물(예를 들어, Al₂O₃)의 1종 또는 2종 이상을 첨가한다. 이들은 용접 비드(3)의 형상을 양호하게 유지하기 위하여 필요에 따라서 첨가되고, 그 적정한 효과를 얻기 위해서는, 와이어 전체 질량에 대하여 0.01％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 이 금속 산화물의 함유량 합계 β가 1.20％를 초과하여 첨가하면, 용접 금속의 산소량이 증가하여, 인성을 열화시키기 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 이 금속 산화물의 함유량 합계 β는, 0.01 내지 1.20％로 한다. 이 금속 산화물의 함유량은, TiO₂, SiO₂, MgO, Al₂O₃의 합계량 외에, 플럭스의 조립에 사용되는 바인더 등에 포함되는 상기의 금속 산화물도 합계한 함유량으로 한다. 또한, 금속 산화물의 첨가에 의한 인성의 열화를 최대한 억제하기 위해서, 합계의 β의 상한을 1.00％, 0.90％, 0.80％로 해도 된다. 필요에 따라, 합계 β의 하한을, 0.05％, 0.10％, 0.15％ 또는 0.20％로 해도 된다.

초고강도의 용접 금속의 연성 저하 깨짐을 억제하기 위해서는, 상기의 금속 불화물과 금속 산화물의 각각의 함유량 외에, 질량％로 표현되는 금속 산화물의 함유량에 대한 금속 불화물의 함유량의 비(금속 불화물량/금속 산화물량, 즉 합계 α/합계 β)의 값이 2.0 이상 800.0 이하를 만족하도록 할 필요가 있다. 금속 산화물의 함유량에 대한 금속 불화물의 함유량의 비(α/β)가 2.0 미만에서는, 연성 저하 깨짐을 억제하는데 필요한 산화물에의 S의 트랩 효과가 소실한다. 금속 산화물의 함유량에 대한 금속 불화물의 함유량의 비(α/β)가 800.0을 초과하면, 아크 상태가 불안정해져서, 비드 형상이 불량해지기 때문에 바람직하지 않다. 필요에 따라, 상기의 비(α/β)의 하한을 3.0, 4.0 또는 5.0일 수도 있고, 그 상한을 500, 300 또는 200으로 할 수도 있다.

철분은, 플럭스 함유 와이어의 충전율 조정이나 용착 효율의 향상을 위하여 필요에 따라 첨가해도 된다. 철분은 첨가하지 않아도 되고, 그 하한은 0％이다. 그러나, 철분의 표층은 산화되어 있고, 철분을 첨가하면 용접 금속의 산소량을 증가시켜서 인성을 저하시킨다. 인장 강도가 950MPa 이상에서는, 강도가 극히 높기 때문에, 인성의 확보가 어려워, 철분 첨가에 의한 산소 증가는 허용되지 않게 된다.

따라서, 철분은 첨가하지 않아도 되지만, 충전율의 조정을 위하여 첨가하는 경우에는, 인성을 확보하기 위해서, 철분의 함유량은 5.0％ 미만으로 제한한다. 인성 개선을 위해서, 그 상한을 3.0％, 2.0％ 또는 1.0％로 제한해도 된다.

본 발명의 플럭스 함유 와이어에서는, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 금속 탄산염에 1종 또는 2종 이상을, 아크 안정성 작용과 아크 집중성을 높일 목적으로 더 첨가할 수 있지만, 0.60％ 이상 첨가하면, 아크의 집중성이 너무 강하여 스패터 발생량이 많아진다. 따라서, 이 금속 탄산염을 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 합계로 0.60％ 미만으로 한다. 이 금속 탄산염의 함유량 합계의 하한은 0％이다.

본 발명에 있어서는, 플럭스에 CaO를 의도적으로 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 플럭스의 원료에 CaO가 함유되어 있는 경우가 있다. CaO는, 대기에 접촉함으로써, CaOH로 변화하여, 용접 금속의 확산성 수소를 증가시킨다. 초고장력강의 용접에 있어서는, 확산성 수소가 증가하면 저온 깨짐을 억제하기 위하여 실시하는 예열 작업의 부하가 증대하기 때문에 바람직하지 않다. 불순물로서 혼입되는 경우에도, 의도적으로 첨가하는 경우에도, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, CaO의 함유량을 0.20％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 지식이 얻어진 실험에 대하여 도 8에 도시하였다. 도 8로부터, CaO가 증가함에 따라서 확산성 수소가 증가하여, 0.15％까지에서는, 확산성 수소가 1.0ml/100g 이하가 얻어지는 것을 알았다. 따라서, 예열 작업의 부하 증대를 억제하기 위해서, CaO는 0.15％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 이 범위를 만족하도록, 플럭스의 원료를 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라, CaO의 함유량의 상한을 0.12％, 0.10％ 또는 0.08％로 해도 된다.

이상이 본 발명의 플럭스 함유 와이어의 성분 조성에 관한 한정 이유인데, 기타의 잔량부 성분은 철과 불순물이다. 철 성분으로서는, 강제 외피의 Fe, 플럭스 중에 첨가된 철분 및 합금 성분 중의 Fe가 포함된다. 또한 철을 주성분으로 하는 잔량부가 본 발명의 특성을 저해하지 않는 범위에서, 제조 과정 등에서 혼입되는 불순물을 함유해도 된다.

이상 외에, 필요에 따라 아크 안정제를 더 함유시켜도 된다. 아크 안정제로서는, Na, K의 산화물이나 불화물(예를 들어, Na₂O, NaF, K₂O, KF, K₂SiF₆, K₂ZrF₆) 등이 있고, 그 함유량의 합계는 0.001 내지 0.40％가 적당하다. 함유하지 않아도 되므로, 그 하한은 0％이다. 또한, 여기에서 예시한 산화물, 불화물은, 금속 산화물, 금속 불화물에는 포함하지 않는다. 필요에 따라, Na 및 K의 산화물이나 불화물이 많으면, 아크가 강해져 스퍼터 등이 증가하기 때문에, 필요에 따라, 이 함유량의 합계를 0.30％ 이하, 0.20％ 이하, 0.10％ 미만, 0.08％ 이하로 제한해도 된다.

플럭스 함유 와이어에는, 강제 외피에 슬릿 형상의 이음매가 없는 심리스 와이어와, 강제 외피의 이음매에 슬릿 형상의 간극을 갖는 심을 갖는 와이어로 대별할 수 있는데, 본 발명에서는 어느 단면 구조도 채용할 수 있다. 슬릿 형상의 간극이 있으면, 와이어 보관 중에 그 간극으로부터 대기 중의 수분이 침입하고, 플럭스가 흡습한다. 이대로 용접을 행하면, 용접 금속 중의 확산성 수소량이 증가한다. 이것을 피하기 위해서, 슬릿 형상의 이음매가 없는 심리스 와이어로 하는 쪽이 바람직하다.

또한, 와이어 표면에 미끄럼성을 갖는 윤활제를 도포하고, 용접 시의 와이어의 송급성을 향상시키는 방법이 일반적으로 행하여지고 있다. 그러한 용접 와이어용의 윤활제로서는, 불소계의 윤활유인 퍼플루오로폴리에테르유(PFPE유)를 이용할 수 있다. 퍼플루오로폴리에테르유는 수소원을 포함하지 않기 때문에, 윤활제로서 와이어에 도포해도 용접 금속의 확산성 수소를 증가시키지 않는다.

본 발명에 있어서, 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 강도는, 950MPa 이상 1500MPa의 인장 강도를 갖는 초고장력강과 동등 레벨의 인장 강도로 하고 있다. 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 강도는, 그 플럭스 함유 와이어를 사용하여 제작된 용접 조인트로부터 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 시험을 행함으로써 측정할 수 있다. 또한, 경도와 인장 강도에는 좋은 상관 관계가 있는 것이 알려져 있다. 이것을 이용하여, 용접 조인트의 용접 금속 또는 용착 금속의 경도를 측정하고, 경도로부터 환산하여 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 강도를 구해도 된다. 또한, 플럭스 함유 와이어를 입수할 수 있는 것이라면, 초고장력강을 사용한 용접 조인트를 제작하지 않더라도, 일본 공업 규격 JIS Z3111-2005에 규정된 용착 금속의 인장 시험을 행하여, 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 강도를 구해도 된다. 또한, 필요가 있으면, 용접 금속 또는 용착 금속의 인장 강도 상한을, 1400MPa 또는 1350MPa로 제한해도 된다.

본 발명의 플럭스 함유 와이어는, 통상의 플럭스 함유 와이어의 제조 방법과 동일한 제조 공정에 의해 제조할 수 있다.

즉, 먼저, 외피가 되는 강대, 및 금속 불화물, 합금 성분, 금속 산화물, 금속 탄산염 및 아크 안정제가 소정의 함유량이 되도록 배합한 플럭스를 준비한다. 강대를 길이 방향으로 보내면서 성형 롤에 의해 오픈 관(U자형)으로 성형하여 강제 외피로 하고, 이 성형 도중에 오픈 관의 개구부로부터 플럭스를 공급하고, 개구부의 서로 마주보는 상대하는 에지면을 맞대고 심 용접한다. 용접에 의해 얻어진 이음매 없는 관을 신선(伸線)하고, 신선 도중 또는 신선 공정 완료 후에 어닐링 처리하여, 원하는 선 직경을 갖는 심리스 와이어를 얻는다. 또한, 일부는, 심 용접을 하지 않은 이음매 있는 관으로 하고, 그것을 신선함으로써 심을 갖는 와이어를 얻는다.

실시예

이어서, 실시예에 의해 본 발명의 실시 가능성 및 효과에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

강대를 길이 방향으로 보내면서 성형 롤에 의해 오픈 관으로 성형하고, 이 성형 도중에 오픈 관의 개구부로부터 플럭스를 공급한다. 개구부의 서로 마주보는 에지면을 맞대고 심 용접함으로써 이음매 없는 관으로 하고, 조관(造管)한 와이어의 신선 작업의 도중에 어닐링을 가하여, 최종의 와이어 직경이 φ 1.2mm인 플럭스 함유 와이어를 시작하였다. 또한, 일부는, 심 용접을 하지 않은 이음매 있는 관으로 하고, 그것을 신선함으로써, 와이어 직경이 φ 1.2mm인 플럭스 함유 와이어를 시작(試作)하였다. 시작한 플럭스 함유 와이어의 성분 조성을 [표 1-1] 내지 [표 1-5], [표 2-1] 내지 [표 2-5]에 나타내었다.

이 플럭스 함유 와이어를 사용하여, 판 두께가 19mm인 강판(1)을, 도 3에 도시한 바와 같이, 루트 갭 12mm, 개선 각도 45°로 맞대고, 받침쇠(backing metal)(2)를 사용하여, 1 및 2층째는 1 또는 2 패스, 3층째부터 최종층까지는 2 또는 3 패스로 용접을 행하였다. [표 3-1] 내지 [표 3-5]에 나타내는 용접 조건으로 용접을 실시하였다. 또한, 강판(1) 및 받침쇠(2)에는 JIS G3106의 SM490A를 사용했지만, 강판(1)의 개선면 및 받침쇠(2)의 표면에는, 시험을 행하는 플럭스 함유 와이어를 사용하여 2층 이상, 또한 3mm 이상의 버터링을 실시하여 사용하였다. 여기서, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물은, 각각 TiO₂, SiO₂, MgO, Al₂O₃을 사용하였다. 표 1-1 내지 표 1-7에 있어서, 「금속 탄산염」은 CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃이다. 여기서, 와이어 번호 36은 BaCO₃이며, 와이어 번호 37은 SrCO₃이며, 와이어 번호 51은 MgCO₃이며, 이들 이외는 모두 CaCO₃이다. 「아크 안정제」는 Na 및 K의 산화물이나 불화물이다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 1-4]

[표 1-5]

[표 1-6]

[표 1-7]

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

[표 2-4]

[표 2-5]

[표 2-6]

[표 2-7]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 3-3]

[표 3-4]

[표 3-5]

[표 3-6]

[표 3-7]

얻어진 용접 금속(3)으로부터, 도 3에 도시한 바와 같이, JIS Z3111(1986년)에 준거한 A1호 인장 시험편(환봉)(직경=12.5mm)(5)과 샤르피 시험편(2mmV 노치)(4)을 채취하고, 각각의 기계 특성 시험을 행하고, 용접 금속의 항복 강도, 인장 강도, 파단 신장, 샤르피 흡수 에너지 및 확산성 수소량을 측정하였다.

얻어진 기계 특성의 측정 결과와 평가 결과를 [표 4-1] 내지 [표 4-5]에 나타내었다.

또한, 기계 특성의 평가는, 인장 강도가 950MPa 이상, 파단 신장이 12％ 이상, 또한 인성이, -40℃에서의 샤르피 충격 시험에서, 흡수 에너지가 27J 이상인 것을 합격으로 하였다.

[표 4-1] 내지 [표 4-5]의 시험 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명예인 와이어 번호 1 내지 108은, 강도, 신장, 인성의 모두가 우수하여, 합격이었다.

한편, 비교예인 와이어 번호 109 내지 160은, 플럭스 조성, 합금 성분에 대하여 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키고 있지 않기 때문에, 강도, 신장, 인성을 만족할 수 없거나, 용접 작업성 불량 등에 의해 특성의 평가를 할 수 없거나 해서, 모두 종합 판정으로 불합격이 되었다.

와이어 번호 127, 129는, 와이어에 포함되는 금속 불화물이 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 연성 저하 깨짐을 억제할 수 없이 파단 신장이 낮은 값이 되고, 인성도 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 128, 130은, 와이어에 포함되는 금속 불화물이 본 발명 범위를 초과하여 많았기 때문에, 아크가 불안정해져 비드 형상 불량이기 때문에 평가할 수 없어 불합격이 되었다.

와이어 번호 124 내지 126, 131, 132는, 금속 산화물의 함유량에 대한 금속 불화물의 함유량의 비가 본 발명 범위보다도 작기 때문에 연성 저하 깨짐을 억제할 수 없어 파단 신장이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 133, 134는, 와이어에 포함되는 금속 산화물, 및 철분이 본 발명 범위를 초과하여 많았기 때문에, 용접 금속의 산소량이 증가함으로써 인성이 저하되어, 불합격이 되었다.

와이어 번호 135는, 와이어에 포함되는 금속 탄산염이 본 발명 범위를 초과하여 많았기 때문에, 용접성 작업성이 나빠서 불합격이 되었다.

와이어 번호 147은, 금속 불화물 중의 CaF₂의 비율이 낮아, 용접 작업성이 불량이기 때문에 평가하지 않았다.

와이어 번호 109 내지 123, 136 내지 146, 148 내지 160은, 와이어에 포함되는 합금 성분, 금속 탈산 성분이 본 발명 범위로부터 벗어나 있어, 강도, 신장, 및 인성 중 어느 하나를 만족할 수 없어서 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 147은 용접 작업성이 불량이기 때문에, 평가하지 않았다.

와이어 번호 109 내지 110, 115 내지 116, 136은, C가 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 인장 강도가 낮은 값이 되어 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 137은, C가 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 138은, Si가 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 용접 금속의 산소량을 저감할 수 없어 인성이 저하되어, 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 139는, Si가 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 111 내지 112, 122 내지 123, 140은, Mn이 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 파단 신장이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 117 내지 121, 141은, Mn이 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 144는, Al이 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 용접 금속의 산소량을 저감할 수 없어 인성이 저하되어, 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 145는, Al이 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 146은, Ni가 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 113 내지 114, 148은, V가 본 발명 범위보다도 적기 때문에 연성 저하 깨짐을 억제할 수 없어, 파단 신장이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 149는, V가 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 142는, P가 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 파단 신장과 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 143은, S가 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 파단 신장과 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 150 내지 158은, Cu, Cr, Mo, Ti, Nb, B, Mg, Ca, REM이 각각 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

와이어 번호 159는, Ceq의 값이 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 인장 강도가 낮은 값이 되어 불합격이 되었다. 또한, 와이어 번호 160은, Ceq의 값이 본 발명 범위보다도 많기 때문에, 인성이 낮은 값이 되어 불합격이 되었다.

[표 1-6], [표 2-6]에 나타내는 와이어 번호 161 내지 175에 대해서는, JIS Z3111(2005년)에 준거하여 평가하였다. 즉, 도 7(시험판의 기호 1.3)에 도시한 바와 같은 요령으로 하였다. 판 두께가 20mm인 강판(1)을 루트 갭 16mm, 개선 각도 20°로 맞대고, 받침쇠(2)를 사용하여, 1 및 2층째는 1 또는 2 패스, 3층째부터 최종층까지는 2 또는 3 패스로 용접을 행하였다. 용접 조건을 [표 3-6]에 나타내었다. 또한, 강판(1) 및 받침쇠(2)에는 SM490A를 사용했지만, 강판(1)의 개선면 및 받침쇠(2)의 표면에는, 시험을 행하는 플럭스 함유 와이어를 사용하여 2층 이상, 또한 3mm 이상의 버터링을 실시하여 사용하였다. 기계 시험편은 JIS Z3111(2005년)에 준거한 A0호 인장 시험편(환봉)(직경=10mm)(5)과 샤르피 시험편(2mmV 노치)(4)을 채취하고, 각각의 기계 특성 시험을 행하고, 용접 금속의 항복 강도, 인장 강도, 파단 신장 및 샤르피 흡수 에너지를 측정하였다. 얻어진 기계 특성의 측정 결과와 평가 결과를 [표 4-6]에 나타내었다.

본 발명예인 와이어 번호 161 내지 170은, 강도, 신장, 인성의 모두가 우수하여, 합격이었다. 한편, 비교예인 와이어 번호 171은, 금속 산화물이 본 발명 범위보다도 적기 때문에, 용접 비드(3)의 형상이 불량해졌기 때문에, 불합격이 되었다. 와이어 번호 172, 173은 금속 불화물이 적은, 또는 금속 불화물을 포함하지 않는 비교예인데, 금속 불화물이 적기 때문에 확산성 수소가 저감되지 않았다. 와이어 번호 174는 솔리드 와이어의 비교예인데, 본 발명의 와이어 만큼 확산성 수소는 저감되지 않는다. 본 발명예인 와이어 번호 175는, 불순물로서의 CaO 함유량이 높은 플럭스를 사용했기 때문에, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.28％의 CaO가 함유되어 있었다. 와이어 번호 175의 시험 결과는, 강도, 신장, 인성의 모두가 우수하여, 합격이었다.

[표 1-7], [표 2-7]에 나타내는, 실시예의 와이어 번호 5-2, 6-2, 30-2, 61-2, 62-2, 90-2는, [표 1-1] 내지 [표 1 내지 3]의 실시예의 와이어 번호 5, 6, 30, 61, 62, 90과 동일한 와이어이다. 이 와이어를 사용하여, JIS Z3111(2005년)에 준거하여 평가하였다. 용접 조건을 [표 3-7]에 나타내었다. 기계 특성의 측정 결과와 평가 결과를 [표 4-7]에 나타내었다. JIS Z3111(1986년)에서의 평가 결과와 마찬가지로 강도, 신장, 인성의 모두가 우수하여, 합격이었다. 따라서, JIS Z3111-2005와 JIS Z3111-1986의 평가 방법의 차이에 따른 특성의 차는 없다.

[표 1-6]에 나타내는 와이어 번호 161 내지 175와, [표 1-7]에 나타내는 와이어 번호 5-2, 6-2, 30-2, 61-2, 62-2, 90-2에 있어서는, 플럭스 중의 CaO 함유량의 분석을 행하였다.

확산성 수소량의 측정은, 강 용접부의 수소량 측정 방법(JIS Z 3118(2005년))에 준거한 가스 크로마토그래피법으로 실시하였다. 용접 조건은, 전류 280A, 전압 30V, 용접 속도 350mm/min으로 하였다. 결과를 [표 4-1] 내지 [표 4-7]에 나타내었다. 어느 와이어도 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하로 저수소가 얻어졌다. 본 발명의 플럭스 함유 와이어는, 금속 불화물에 의해 확산성 수소가 저감되었다고 생각된다. 따라서, 본 발명의 플럭스 함유 와이어는, 내 저온 깨짐성도 우수하여, 용접을 할 때의 예열 온도를 저감할 수 있다.

실시예의 와이어 번호 161 내지 164, 166, 169는, 표 3-6에 나타낸 바와 같이 용접 조인트를 만들 때의 예열을 없게 하여 용접을 행하였다. 어느 용접 조인트에서도 저온 깨짐은 보이지 않고, 본 발명의 플럭스 함유 와이어는, 우수한 내 저온 깨짐성을 갖는 것이 나타났다.

또한, 시작한 와이어의 내 저온 깨짐성을 평가하기 위해서, 와이어 기호 161 내지 163, 168, 170, 172 내지 175에 대하여 내 저온 깨짐성의 평가 시험을 실시하였다. 내 저온 깨짐성의 평가 시험은, 분위기를 온도 20℃-습도 60％의 일정하게 관리할 수 있는 방 내에서, 판 두께 25mm의 TS1180MPa 강을 사용하여, 기계 특성 시험과 같은 표 3의 용접 조건으로 JIS Z 3157(y형 용접 깨짐 시험)에 준거한 방법으로 실시하였다. 표 6에 y형 용접 깨짐 시험에 사용한 강판의 성분과 기계 특성을 나타낸다. 얻어진 y형 용접 깨짐 시험의 깨짐 정지 온도를 표 5에 나타내었다. 금속 불화물량이 적은 와이어 번호 172, 173에서는 깨짐 정지 온도가 150℃, 솔리드 와이어의 와이어 번호 174에서는 깨짐 정지 온도가 100℃인 것에 비해, 본 발명 와이어에서는 50℃ 이하로서, 본 발명 와이어는, 확산성 수소가 저감됨으로써 내 저온 깨짐성도 우수한 것이 나타났다. 본 발명 와이어는 플럭스 함유 와이어이기 때문에, 내포되는 플럭스에는 적지 않게 결정수 등, 수소원이 되는 것을 포함하고 있다. 이로 인해, 본 발명 와이어의 용접 금속의 확산성 수소량은, 솔리드 와이어의 것보다 높아져야 할텐데, 완전히 반대의 결과이었다. 본 발명 와이어에서의 깨짐 정지 온도도 솔리드 와이어의 것보다 저온이 되어 있다. 이렇게 확산성 수소량이 저하되고, 깨짐 정지 온도가 저온이 된 이유는, 용접 시에 불화물 중의 불소가 수소와 결합하여 불화 수소로서 대기 중에 방출되기 때문에, 용접 금속 중의 확산성 수소가 저하되었기 때문이라고 생각된다. 즉, 본 발명 와이어를 사용함으로써, 솔리드 와이어를 사용한 경우보다 예열 온도를 낮게 할 수 있다.

또한, 와이어 번호 175에서는, CaO의 함유량이 높았기 때문에, 확산성 수소량이 높아져서, 내 저온 깨짐성이 저하된 것이라고 생각된다. 이것으로부터도, 내 저온 깨짐성을 향상시키기 위해서는, CaO의 함유량의 상한을 제한하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

[표 4-1]

[표 4-2]

[표 4-3]

[표 4-4]

[표 4-5]

[표 4-6]

[표 4-7]

[표 5]

[표 6]

1: 강판
2: 받침쇠
3: 용접 비드
4: 샤르피 시험편(2mmV 노치)
5: 인장 시험편(환봉)

Claims

강제 외피의 내부에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어로서, 상기 와이어 중에,
CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 2.0 초과 내지 8.0％이며,
Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.01 내지 1.20％이며,
CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량 합계를, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만으로 하고,
상기 플럭스 중의 철분의 함유량을, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 미만이고,
상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.50 이상이며,
상기 β에 대한 상기 α의 비가 2.0 이상 800.0 이하이고,
화학 성분이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로:
C: 0.080 초과 내지 0.200％;
Si: 0.05 내지 1.50％;
Mn: 1.0 내지 2.2％;
Al: 0.001 내지 0.400％;
Ni: 1.0 내지 9.0％;
V: 0.050 초과 내지 0.300％;
P: 0.020％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
Cu: 0 내지 0.800％;
Cr: 0 내지 2.5％;
Mo: 0 내지 2.0％;
Ti: 0 내지 0.300％;
Nb: 0 내지 0.05％;
B: 0 내지 0.0100％;
Mg: 0 내지 0.8％;
Ca: 0 내지 0.5％;
REM: 0 내지 0.0100％;
잔량부: 철 및 불순물;
을 포함하고,
이하의 a식으로 정의되는 Ceq가 0.60 내지 1.20％인
것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.

단, [] 속의 원소는, 각각의 원소의 질량％에 따른 함유량을 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 와이어 중의 CaO의 함유량이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.15％ 미만인 것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상인 것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접에 대한, 일본 공업 규격 JIS Z3111-2005에 규정된 용착 금속의 인장 시험에서, 상기 용착 금속의 인장 강도가 950MPa 이상 또한 1500MPa 이하가 되는 것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 없는 것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 와이어의 표면에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는, 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어.
강제 외피의 내부에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어를 사용한 용접 방법으로서,
상기 와이어 중에,
CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 2.0 초과 내지 8.0％이며,
Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.01 내지 1.20％이며,
CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량 합계를, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만으로 하고,
상기 플럭스 중의 철분의 함유량을, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 미만이고,
상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.50 이상이며,
상기 β에 대한 상기 α의 비가 2.0 이상 800.0 이하이고,
Na 혹은 K의 산화물 또는 Na 혹은 K의 불화물의 함유량의 합계를, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.001％ 내지 0.40％로 하고,
화학 성분이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로:
C: 0.080 초과 내지 0.200％;
Si: 0.05 내지 1.50％;
Mn: 1.0 내지 2.2％;
Al: 0.001 내지 0.400％;
Ni: 1.0 내지 9.0％;
V: 0.050 초과 내지 0.300％;
P: 0.020％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
Cu: 0 내지 0.800％;
Cr: 0 내지 2.5％;
Mo: 0 내지 2.0％;
Ti: 0 내지 0.300％;
Nb: 0 내지 0.05％;
B: 0 내지 0.0100％;
Mg: 0 내지 0.8％;
Ca: 0 내지 0.5％;
REM: 0 내지 0.0100％;
잔량부: 철 및 불순물;
을 포함하고,
이하의 a식으로 정의되는 Ceq가 0.60 내지 1.20％인 와이어를 사용하여, 강재에 가스 실드 아크 용접을 행하는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.

단, [] 속의 원소는, 각각의 원소의 질량％에 따른 함유량을 나타낸다.
제7항에 있어서, 상기 와이어 중의 CaO의 함유량이, 상기 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.15％ 미만인 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상인 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접에 대한, 일본 공업 규격 JIS Z3111-2005에 규정된 용착 금속의 인장 시험에서, 상기 용착 금속의 인장 강도가 950MPa 이상 또한 1500MPa 이하가 되는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 없는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 와이어의 표면에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제7항 또는 제8항에 기재된 용접 방법에서, 강재로서, 인장 강도가 950MPa 이상의 강재를 사용하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제13항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의해 제조된 용접 조인트로서,
인장 강도가 950MPa 이상의 상기 강재와, 용접 금속을 구비한 것을 특징으로 하는, 용접 조인트.
제14항에 있어서, 상기 용접 금속의 인장 강도가 950MPa 이상인 것을 특징으로 하는, 용접 조인트.