WO2018159404A1

WO2018159404A1 - 重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法

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Publication number: WO2018159404A1
Application number: PCT/JP2018/006172
Authority: WO
Inventors: 央海澤西; 松田　広志; 哲哉田川; 池田　倫正
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2018-09-07
Also published as: CN110337344A; CN110337344B; JP6914923B2; KR102266643B1; JPWO2018159404A1; KR20190110110A

Abstract

疲労強度に優れた、高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手を提供する。　少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板が重ね合わせられ溶接された重ね隅肉アーク溶接継手であって、溶接止端部側の鋼板表面から板厚方向に０．２ｍｍの位置で、溶接止端部から母材までの範囲のビッカース硬さの最大値をＨＵ、最小値をＨＬとしたとき、下記式（１）の関係を満たす。ＨＵ－ＨＬ≦３００　（１）

Description

重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法

　本発明は、重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法に関する。

　自動車分野では、地球温暖化防止を目的としたＣＯ_２排出抑制や衝突時の乗員および歩行者の安全性（衝突安全性）向上に対する社会的要請が増大してきている。このうち、自動車走行時のＣＯ_２排出量削減については、車体重量の軽減による効果は大きく、１００ｋｇの軽量化により、平均的には約１ｋｍ／ｌの燃費の節減が可能になるとともに、ＣＯ_２排出量も削減できる。

　一方、衝突安全性についてはその基準が年々厳しくなっており、車体強度および剛性の向上や強度の最適配分による衝突安全性の確保が必要となっている。一般的には、車体強度の向上を図ると車体重量が増加してＣＯ_２排出が増加するが、車体に使用される素材の高強度化により衝突安全性と車体重量の低減（すなわちＣＯ_２排出抑制）とのバランスをとることが可能である。鉄鋼材料は自動車の重量の約７割を占める主要な素材であり、中でも鋼板の高強度化は年々進行している。

　車体重量の軽量化すなわち車体の部品の軽量化実現のためには、鋼板だけでなく溶接部の強度特性を確保することが必要であり、特に足回り、フレーム部品等のアーク溶接部における疲労強度改善は重要な課題となる。

　以上の背景から、高強度鋼板のアーク溶接継手の疲労強度の向上を図る溶接技術が種々提案されている。

　例えば、特許文献１には、熱延鋼板の成分・組織および溶接部の硬さ分布・組織を適正化することで、疲労強度を向上させる溶接方法が記載されている。また、特許文献２には、重ね隅肉溶接における上板と下板の重ね合わせ部の鋼板長手方向の長さである重ね代を適正化することで、疲労強度を向上させる溶接方法が記載されている。また、特許文献３では、溶接止端部近傍の溶接金属と熱影響部の硬さ、およびそれらの比を適正化する、耐疲労き裂発生特性に優れた隅肉溶接継手が記載されている。

特許第５９０９１４３号公報特開２０１２－１８３５４２号公報特許第５０００４７６号公報

　しかしながら、特許文献１の溶接方法では、母材および熱影響部の組織がそれぞれ一定以上の割合でフェライトを有する必要があり、近年適用拡大が検討されている９８０ＭＰａ級以上の超高強度鋼に対しては適用できないという課題があった。

　また、特許文献２の溶接方法では、疲労強度が向上する継手の重ね代は限定的であり、多様な部品形状に対して対応できないという課題があった。

　特許文献３の溶接継手では、疲労強度が向上する溶接金属および熱影響部の硬さに上限があるため、鋼板の高強度化に伴い合金元素含有量が増加した場合は、特に熱影響部の硬化を抑制する方法を検討する必要があった。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、疲労強度に優れた、高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明者らは、上記の目標を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。

　重ね隅肉アーク溶接継手における疲労破壊は、応力が集中する溶接止端部近傍で発生しやすい。そのため、溶接止端部における角度（フランク角：θ、図１）を大きくすることで応力集中が緩和され、溶接継手の疲労強度向上に有効となる。

　一方、高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手の硬さ分布に着目すると、溶接止端部近傍の溶接熱影響部は入熱が大きいため、鋼板のＡｃ_３点以上まで加熱された後に冷却されることで、マルテンサイト組織およびベイナイト組織が主体の組織となり、母材部に対して硬化が生じやすい（以後、このＡｃ_３点以上まで加熱された領域を硬化域と呼ぶ）。また、それより母材側に離れた最高到達温度がＡｃ_１点以下の領域では、母材の成分や組織によってはマルテンサイト組織の焼き戻しに起因する軟化が生じることがある（以後、このＡｃ_１点以下まで加熱された領域を軟化域と呼ぶ）。

　そのため、上記のように高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手の疲労強度を向上しようとフランク角を大きくしたとしても、溶接止端部近傍の硬化域に対して、それより外側（母材側）の軟化域の硬さが過度に低下すると、軟化域へ応力集中によって疲労強度に悪影響を与えるため、疲労強度の向上効果が十分に得られない。逆に、硬化域の硬さが過度に増加した場合も、軟化域への応力集中が大きくなることで、疲労強度の向上効果が十分に得られないと考えられる。

　以上の知見から、発明者らは、高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手の疲労強度を向上するためには、フランク角を大きくする、すなわち溶接止端部の形状を極力平滑にするだけではなく、所定範囲の溶接部における硬さの最大値と最小値の差を一定以下に抑えることで応力集中を緩和することが有効であるとの知見を得た。

　本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、要旨は以下のとおりである。

　［１］　少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板が重ね合わせられ溶接された重ね隅肉アーク溶接継手であって、
　溶接止端部側の鋼板表面から板厚方向に０．２ｍｍの位置で、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最大値をＨＵ、最小値をＨＬとしたとき、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手。
ＨＵ－ＨＬ≦３００　　　（１）
　［２］　溶接止端部側の鋼板は、母材の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＢ（％）、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが前記最大値ＨＵを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＵ（％）、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが前記最小値ＨＬを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＬ（％）としたとき、下記式（２）～（４）の関係を満たすことを特徴とする［１］に記載の重ね隅肉アーク溶接継手。
ＭＢ＞５０　　　（２）
ＭＵ＞６０　　　（３）
ＭＬ＞１５　　　（４）
　［３］　少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板を重ね合わせて溶接ワイヤを用いてシールドガスを供給して隅肉アーク溶接する［１］または［２］に記載の重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法であって、
　前記シールドガスが不活性ガスと酸化性ガスとからなり、該シールドガスは下記式（５）の関係を満たすことを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法。
１≦２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］≦３０　　　（５）
（式中、［ＣＯ_２］はシールドガス中のＣＯ_２の体積％であり、［Ｏ_２］はシールドガス中のＯ_２の体積％である）
　［４］　溶接電流をＩ（Ａ）、アーク電圧をＶ（Ｖ）、溶接速度をｓ（ｃｍ／ｍｉｎ）としたとき、下記式（１４）の関係を満たすことを特徴とする［３］に記載の重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法。
（Ｉ×Ｖ）／ｓ≦１００／（Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４）　　　（１４）
（式中、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉは、溶接止端部側の鋼板の母材の各元素の質量％値である。）

　本発明によれば、所定範囲の溶接部における硬さの最大値ＨＵと最小値ＨＬの差を所定の値以下にすることにより、高強度鋼板の重ね隅肉アーク溶接継手の疲労強度を向上させることができる。このように本発明の重ね隅肉アーク溶接継手は、高強度鋼板を用い且つ疲労強度も優れているため、例えば、自動車の足回り、フレーム部品等の高強度且つ疲労強度が要求される部位に好適に用いることができる。

図１は、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手の断面図である。図２は、実施例の疲労強度試験片を示す平面図および断面図である。

　本発明の重ね隅肉アーク溶接継手は、少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板が重ね合わせられ溶接された重ね隅肉アーク溶接継手であって、溶接止端部側の鋼板表面から板厚方向に０．２ｍｍの位置で、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最大値をＨＵ、最小値をＨＬとしたとき、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。
ＨＵ－ＨＬ≦３００　　　（１）
　このような本発明の重ね隅肉アーク溶接継手（以下、単に「本発明の溶接継手」とも記載する。）について、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手の一例である図１を用いて以下に詳細に説明する。図１は本発明の重ね隅肉アーク溶接継手の断面図である。図１に示すように、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手は、２枚の鋼板１１、１２を重ね合わせて、一方の鋼板（図１においては上側の鋼板１１）の端面１３に沿って、該端面１３ともう一方の鋼板（図１においては下側の鋼板１２）の表面１４を隅肉アーク溶接して得られるものである。また、符号１６は、隅肉アーク溶接による溶接金属（ビード（溶接線））であり、符号１７は、溶接止端部である。

　重ね合わせられた隅肉アーク溶接継手を構成する２枚の鋼板は、少なくとも溶接止端部側の鋼板１２が高強度鋼板である。本明細書において、「高強度」とは、引張強度ＴＳが７８０ＭＰａ以上である場合をいう。高強度鋼板を用いた重ね隅肉アーク溶接継手では、疲労強度を向上させ難いという問題がある。しかしながら、本発明においては、７８０ＭＰａ以上、さらには９８０ＭＰａ以上や、１１８０ＭＰａ以上の超高強度鋼板を用いた重ね隅肉アーク溶接継手であっても疲労強度を向上させることができ、優れた疲労強度を有する溶接継手とすることができる。引張強度は、鋼板から、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片を作製し、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１：２０１１の規定に準拠して引張試験を実施して求めることができる。

　鋼板１１、１２の成分組成は特に限定されない。しかしながら、上記式（１）の関係を満たす溶接継手とするためには、溶接熱影響部の過度な硬化・軟化を抑制することが必要である。そのためには、母材である鋼板の合金元素含有量を適正化することが有効であり、特に重要なのはＣ、ＳｉおよびＭｎである。Ｃ含有量は０．０２質量％～０．３質量％とすることが好ましい。Ｃ含有量が０．０２質量％未満では焼き入れ性が低下することで溶接熱影響部の軟化が顕著となり、逆に０．３質量％超えでは硬化が顕著となることで本発明の効果が有効に得られない場合がある。同様に、焼き入れ性の低下抑制の観点からは、鋼板のＳｉ含有量は０．０１質量％以上、Ｍｎの含有量は０．５質量％以上とすることが好ましい。なお、鋼板は、熱延鋼板でも冷延鋼板でもよい。また、鋼板１１、１２は、表面に金属めっき層を有するめっき鋼板でもよい。

　鋼板１１、１２の板厚は特に限定されないが、例えば板厚が１ｍｍ～５ｍｍの範囲とすることで本発明の効果を有効に得ることができる。

　なお、２枚の鋼板１１および鋼板１２は同じでも異なっていてもよく、鋼板１１および鋼板１２が、同種および同形状の鋼板であってもよいし、異種や異形状の鋼板であってもよい。

　そして、本発明においては、溶接止端部１７側の鋼板１２表面から板厚方向に０．２ｍｍの位置におけるビッカース硬さが、溶接止端部から板幅方向（図１においては、水平方向）に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最大値をＨＵ、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最小値をＨＬとすると、上記式（１）の関係を満たす。

　本発明においては、上記式（１）の関係を満たすことで、溶接止端部を有する重ね隅肉アーク溶接継手の軟化域における応力集中を緩和することができ、疲労強度に優れた重ね隅肉アーク溶接継手を得ることができる。

　このような本発明は、９８０ＭＰａ以上、さらには、１１８０ＭＰａ以上の超高強度鋼板を用いた溶接継手についても適用することができる。そして、本発明は、溶接継手の鋼板の重ね代等に特に限定もなく、多様な部品形状に対応することができる。また、特許文献３においては、疲労強度が向上する溶接金属および熱影響部の硬さに上限があるため、鋼板の高強度化に伴い合金元素含有量が増加した場合は、特に熱影響部の硬化を抑制する方法を検討する必要があるという問題がある。しかしながら、本発明においては溶接熱影響部の硬さが高くてもよく、例えばビッカース硬度の最大値ＨＵが４５０以上であってよい。なお、本発明は重ね隅肉溶接に関するものであり、突合せ溶接では上記式（１）を満たしたとしても、疲労強度の向上効果は小さい。これは、突き合せ溶接では重ね隅肉溶接と比較してビード形状に起因する応力集中が小さいので、軟化部の存在による疲労強度の低下が顕著となるためである。

　ここで、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さについて説明する。溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲は、溶接入熱によって鋼組織や硬度が変化した溶接熱影響部（ＨＡＺ）と、溶接前の鋼板のまま鋼組織や硬度がほとんど変質していない（溶接入熱の影響を受けない）母材の一部とを含む領域である。そして、本発明においては、基本的にマルテンサイト組織やベイナイト組織が主体の鋼組織であり、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最大値ＨＵおよび最小値ＨＬは溶接熱影響部内に存在し、母材のビッカース硬さは上記溶接熱影響部の最大値ＨＵおよび最小値ＨＬの間の値になる。したがって、上記式（１）を満たすことにより、従来は考慮されていなかった溶接熱影響部内のビッカース硬さの最大値ＨＵと最小値ＨＬの差を、３００以下に抑えられ、応力集中を緩和することができ、疲労強度を向上させることができる。

　用いる鋼板の引張強度が１１５０ＭＰａを超える場合は、下記式（６）の関係を満たすことが好ましく、下記式（７）の関係を満たすことがさらに好ましい。なお、引張強度が低く高強度鋼板ではない場合は、高強度鋼板を用いた場合のように焼き戻しに起因する熱影響部の軟化が生じないため、本発明は、引張強度が少なくとも７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板に適用する。
ＨＵ－ＨＬ≦２５０　　　（６）
ＨＵ－ＨＬ≦２００　　　（７）
　上記ビッカース硬さの測定方法は、図１に示すように、溶接継手のビード（溶接線）に垂直な板厚方向断面における、溶接止端部１７側の鋼板１２の表面１４から板厚方向に０．２ｍｍの位置で、板厚と垂直方向に溶接止端部から母材にかけて３０ｍｍ（溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲であり、図１において、「ビッカース硬さ測定範囲」と記載する。）を、測定間隔０．２ｍｍ、測定荷重２００ｇで、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４に記載のビッカース硬さ試験を行い、そのビッカース硬さの最大値をＨＵ、最小値をＨＬとすればよい。なお、母材のビッカース硬度は、鋼板の板厚方向、長さ方向および幅方向に亘って実質的に均一である。

　また、本発明の溶接継手において、溶接止端部１７のフランク角は、例えば１２０°以上である。溶接止端部１７のフランク角θとは、図１に示すように、溶接止端部１７における溶接金属１６の接線と、鋼板１２表面とで形成される角度のうち、溶接金属とは反対側の角度である。

　さらに、溶接止端部１７側の鋼板１２の鋼組織が、母材の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＢ（％）とし、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最大値ＨＵを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＵ（％）とし、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最小値ＨＬを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＬ（％）としたとき、下記式（２）～（４）の関係を満たすことが好ましい。鋼板の鋼組織が、式（２）～（４）の関係を満たすことにより、本発明の効果である疲労強度の向上効果をより有効に得ることができる。
ＭＢ＞５０　　　（２）
ＭＵ＞６０　　　（３）
ＭＬ＞１５　　　（４）
　また、溶接金属の鋼組織が、溶接金属の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＷ（％）としたとき、上記式（２）および（３）に加えて、下記式（８）および（９）の関係を満たすことが好ましく、式（１０）および（１１）の関係を満たすことがさらに好ましい。式（２）および（３）に加えて、式（８）および（９）、さらには式（１０）および（１１）の関係を満たすことにより、溶接金属の硬さを溶接熱影響部に比べて過度に低くすること（過度なアンダーマッチング）による静的強度の低下を防ぎつつ、本発明の効果である優れた疲労強度も併せて十分に確保することができる。
ＭＬ＞２５　　　（８）
ＭＷ＞２５　　　（９）
ＭＬ＞３５　　　（１０）
ＭＷ＞３５　　　（１１）
　このような鋼組織の面積分率を満たすためには、溶接継手の母材となる溶接前の鋼板の鋼組織の面積分率を適正化することが有効となる。溶接前の鋼板、すなわち溶接継手の母材の全組織に対する、ベイナイト組織の面積分率を４０％～９５％、マルテンサイト組織の面積分率を３％～６０％とすることが好ましい。ベイナイト組織の面積分率が４０％未満ではマルテンサイト組織の焼き戻しによる溶接熱影響部の軟化が顕著となり、溶接継手において上記式（１）の関係を満たすことが困難となる。逆にベイナイト組織の面積分率が９５％超えでは、９８０ＭＰａ以上の引張強度を得ることが困難となり、本発明の適用範囲が大きく制限されることとなる。また、同様に溶接前の鋼板の全組織に対するマルテンサイト組織の面積分率が３％未満では９８０ＭＰａ以上の引張強度を得ることが困難となり、逆にマルテンサイト組織の面積分率が６０％越えでは溶接熱影響部の軟化が顕著となる。なお、溶接継手の母材は溶接によって鋼組織や硬度がほとんど変質しない領域であるため、溶接継手の母材の鋼組織は、溶接前の鋼板（用いる鋼板）の鋼組織とほぼ等しい。

　このような鋼組織（母材の鋼組織、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最大値ＨＵを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の鋼組織、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最小値ＨＬを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の鋼組織、溶接金属の鋼組織）は、以下の方法で観察し、全組織に対する各組織の面積分率およびその合計を求めることができる。まず、溶接継手のビードに垂直な板厚方向断面が観察面となるように研磨し、ナイタール腐食を施し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：倍率１０００倍）により、各領域について、任意の５箇所を撮影し、全組織に対する各組織の面積分率を点算法で求める。なお、母材の鋼組織については、溶接金属から３０ｍｍ以上離れた任意の５箇所を撮影する。そして、算出されたマルテンサイト組織の面積分率とベイナイト組織の面積分率とを合計して、母材についてはＭＢ（％）を、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最大値ＨＵを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域についてはＭＵ（％）を、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが上記最小値ＨＬを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域についてはＭＬ（％）を、溶接金属についてはＭＷ（％）を求める。

　このような本発明の重ね隅肉アーク溶接継手は、例えば、少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板を重ね合わせて溶接ワイヤを用いてシールドガスを供給して隅肉アーク溶接する重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法であって、シールドガスが不活性ガスと酸化性ガスとからなり、該シールドガスは下記式（５）の関係を満たすことを特徴とする製造方法によって製造することができる。
１≦２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］≦３０　　　（５）
（式中、［ＣＯ_２］はシールドガス中のＣＯ_２の体積％であり、［Ｏ_２］はシールドガス中のＯ_２の体積％である）
　シールドガスにおいて、２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］が１％未満ではアークの指向性が悪いため溶接ビードが蛇行してしまい、２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］が３０％超えではアークが緊縮することで溶接ビードが凸形となりやすく、溶接止端部のフランク角が大きくなることで溶接継手の疲労強度が著しく低下する場合がある。高強度鋼板用の溶接ワイヤを使用する場合などは、下記式（１２）の関係を満たすことが好ましく、下記式（１３）の関係を満たすことがさらに好ましい。
３≦２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］≦２０　　　（１２）
３≦２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］≦１５　　　（１３）
　不活性ガスとしては、Ａｒ等が挙げられ、酸化性ガスとしては、ＣＯ_２、Ｏ_２等が挙げられる。

　加えて、溶接時の過剰入熱を防ぐことで、溶接熱影響部の過度な硬化・軟化が抑制可能となる。そのためには溶接条件の適正化が重要であり、溶接電流をＩ（Ａ）、アーク電圧をＶ（Ｖ）、溶接速度をｓ（ｃｍ／ｍｉｎ）としたとき、下記式（１４）の関係を満たすことが好ましい。各溶接条件の好適範囲は、溶接電流：１００Ａ～３００Ａ、アーク電圧：１０Ｖ～３０Ｖ、溶接速度：５０ｃｍ／ｍｉｎ～２００ｃｍ／ｍｉｎである。式（１４）にける溶接電流およびアーク電圧はピーク値ではなく平均値である。なお、使用する溶接ワイヤや、溶接機の電源特性に制限はない。
（Ｉ×Ｖ）／ｓ≦１００／（Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４）　　　（１４）
（式中、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉは、溶接止端部側の鋼板の母材の各元素の質量％値である。）
　なお、本明細書において、上記各式は数値のみの関係を規定したものである。

　以下に、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明するが、実施例はなんら本発明を限定するものではない。

　（本発明例および比較例）
　まず、供試鋼板として表１に示す熱延鋼板（すべてめっき無し）を用いて、表２に示す溶接条件で、図１に示すように、鋼板１１および鋼板１２を、パルスマグ溶接法により重ね隅肉アーク溶接を行い、重ね隅肉アーク溶接継手を得た。鋼板１１および鋼板１２として、同じ鋼板を用いた。溶接ワイヤはすべて直径１．２ｍｍのＭＡＧ溶接用ソリッドワイヤを用い、シールドガスはＡｒにＣＯ_２およびＯ_２を加えた混合ガスを用いた。パルス型溶接電流の平均値は、オシロスコープで測定した溶接中の電流の平均値とした。

　得られた重ね隅肉溶接継手について、ビッカース硬さの測定および組織観察を、上記の方法で行なった。また、溶接止端部１７のフランク角θを測定した。結果を表３に示す。

　また、得られた重ね隅肉溶接継手から機械加工により、図２に示すように、溶接止端部１７（ビード止端部）を長さ方向の中心とし平行部幅２２ｍｍの疲労強度試験片を得た。図２は疲労強度試験片を示す平面図（図２（ａ））および断面図（図２（ｂ））であり、図２において、双方向の矢印で示す数値の単位はｍｍであり、図中Ｒは矢印で示す曲線部の曲率半径である。作製した疲労強度試験片の疲労試験として、片振りの曲げ疲労試験を採用した。疲労強度試験片に与えた荷重は１００～５００ＭＰａ、繰り返し周波数は２０Ｈｚとし、また繰り返し回数は１，０００，０００回とした。疲労強度試験結果は、継手疲労強度から以下のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｆとして判定した。結果を表３に示す。
Ａ：２５０ＭＰａ≦継手疲労強度
Ｂ：２００ＭＰａ≦継手疲労強度＜２５０ＭＰａ
Ｃ：１５０ＭＰａ≦継手疲労強度＜２００ＭＰａ
Ｆ：継手疲労強度＜１５０ＭＰａ
　表３に示すように、本発明例の疲労強度試験片の判定はすべてＡ～Ｃのいずれかであり、本発明の効果が有効に得られた。

　１１、１２　鋼板
　１６　溶接金属
　１７　溶接止端部
　θ　フランク角

Claims

　少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板が重ね合わせられ溶接された重ね隅肉アーク溶接継手であって、
　溶接止端部側の鋼板表面から板厚方向に０．２ｍｍの位置で、溶接止端部から板幅方向に３０ｍｍまでの範囲のビッカース硬さの最大値をＨＵ、最小値をＨＬとしたとき、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手。
ＨＵ－ＨＬ≦３００　　　（１）
　溶接止端部側の鋼板は、母材の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＢ（％）、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが前記最大値ＨＵを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＵ（％）、溶接熱影響部におけるビッカース硬さが前記最小値ＨＬを示す位置を中心とする半径０．１ｍｍ以内の領域の全組織に対するマルテンサイト組織およびベイナイト組織の面積分率の合計をＭＬ（％）としたとき、下記式（２）～（４）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の重ね隅肉アーク溶接継手。
ＭＢ＞５０　　　（２）
ＭＵ＞６０　　　（３）
ＭＬ＞１５　　　（４）
　少なくとも溶接止端部側の鋼板が高強度鋼板となるように２枚の鋼板を重ね合わせて溶接ワイヤを用いてシールドガスを供給して隅肉アーク溶接する請求項１または２に記載の重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法であって、
　前記シールドガスが不活性ガスと酸化性ガスとからなり、該シールドガスは下記式（５）の関係を満たすことを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法。
１≦２×［Ｏ_２］＋［ＣＯ_２］≦３０　　　（５）
（式中、［ＣＯ_２］はシールドガス中のＣＯ_２の体積％であり、［Ｏ_２］はシールドガス中のＯ_２の体積％である）
　溶接電流をＩ（Ａ）、アーク電圧をＶ（Ｖ）、溶接速度をｓ（ｃｍ／ｍｉｎ）としたとき、下記式（１４）の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の重ね隅肉アーク溶接継手の製造方法。
（Ｉ×Ｖ）／ｓ≦１００／（Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４）　　　（１４）
（式中、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉは、溶接止端部側の鋼板の母材の各元素の質量％値である。）