(57)【要約】    【課題】  強度が５２０Ｎ／ｍｍ２級以下の炭素鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接した際に、高効率で且つ溶接部の機械的性能が優れたガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供する。    【解決手段】  炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの組成を、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％及び全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｐ：０．０２０質量％以下及びＮ：０．００８０質量％以下に規制され、［Ｍｎ］−［Ｓｉ］が１．１０質量％以下、［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］が２．２０質量％以下、［Ｓ］＋［Ｏ］が０．０２９０質量％以下となるようにする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼芯線の周面にＣｕめっき層が形成され、鋼材を炭酸ガスシールドアーク溶接する際に使用されるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいて、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％並びにＣｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差が１．１０質量％以下、Ｍｎ及びＭｏの総含有量が２．２０質量％以下、Ｓ及びＯの総含有量が０．０２９０質量％以下であり、前記不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制され、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されていることを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項２】
更に、Ｂ：０．０００５乃至０．００５０質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項３】
更に、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項４】
Ｍｎ含有量が１．８５質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項５】
Ｓ含有量が０．００５質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項６】
Ｍｏ含有量が０．２２質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項７】
Ｏ含有量が０．００３５質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項８】
Ｃｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ含有量が０．３０質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項９】
ワイヤ表面に、前記ワイヤ１０ｋｇあたりの質量で、ＭｏＳ２を０．０１ｇ／１０ｋｇ乃至１．００ｇ／１０ｋｇ付着させたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度が５２０Ｎ／ｍｍ２級以下の炭素鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接する際に使用されるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）ガスをシールドガスとするガスシールドアーク溶接法には能率性が高いという利点があり、近時、建築鉄骨分野においては、この炭酸ガスシールドアーク溶接法が主として使用されている。また、その溶接品質面に関しては、耐震性向上を主眼とし、溶接継ぎ手部の性能向上を図るために、１９９７年のＪＡＳＳ６改訂及び１９９９年の建築基準法改定において、溶接時の入熱・パス間温度に上限管理が規定されている。
【０００３】
この動向を受け、溶接ワイヤにおいても、大入熱・高パス間温度対応ワイヤが開発され、１９９９年に５４０Ｎ／ｍｍ２級ワイヤとしてＪＩＳ（Japanese Industrial Standards：日本工業規格）に規定された。このワイヤを使用すると、例えば４９０Ｎ／ｍｍ２級鋼板に対しては、溶接時の最大入熱が４０ｋＪ／ｃｍ、パス間温度が３５０℃まで許容され、また、５２０Ｎ／ｍｍ２級鋼板に対しては、溶接時の最大入熱が３０ｋＪ／ｃｍ、パス間温度が２５０℃まで許容される。これ以後、今日まで、大入熱・高パス間温度条件下において従来の溶接ワイヤよりも優れた機械的性能が得られることから、この５４０Ｎ／ｍｍ２級ワイヤが急速に普及している。特に、ロボット溶接とは異なり、人手が必要であり、入熱及びパス間温度の管理が困難である半自動溶接においては、熱管理の許容範囲が広い５４０Ｎ／ｍｍ２級ワイヤの普及は目覚ましい。
【０００４】
これまでに、炭酸ガスシールドアーク溶接用大電流・高パス間温度対応ワイヤとして、従来よりもＳｉ、Ｍｎ及びＴｉ等の脱酸成分を多く含有し、且つＭｏ、Ｂ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｂ及びＶ等を必要に応じて添加した溶接ワイヤが開発されている（例えば、特許文献１乃至１３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３０３８７号公報
【特許文献２】特開平１１−９０６７８号公報
【特許文献３】特開２０００−３１７６７８号公報
【特許文献４】特開２００１−２８７０８６号公報
【特許文献５】特開２００２−３２１０８７号公報
【特許文献６】特開２００２−３４６７８９号公報
【特許文献７】特開２００２−７９３９５号公報
【特許文献８】特開２００３−１１９５５０号公報
【特許文献９】特開２００３−１３６２８１号公報
【特許文献１０】特開２００２−１０３０８２号公報
【特許文献１１】特開２００４−１２２１７０号公報
【特許文献１２】特開２００４−２３７３６１号公報
【特許文献１３】特開平１１−２３９８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。鉄骨建築分野においてパス間温度管理が導入された当初は、規定の温度に到達すると、冷却するまでの間待ち時間が発生していたため、溶接部にスラグが堆積しても作業者がチッパー等の工具によりスラグ除去を行うことができたが、近時、１人の溶接作業者が多数の溶接継手を同時に担当し、溶接継手が規定の温度に到達すると、他の溶接継手に移動して溶接を行い、先に溶接した継手はその間に冷却されるという手法が開発され、普及してきている。一方、特許文献１乃至１３に記載されている溶接ワイヤのように、従来の５４０Ｎ／ｍｍ２級の炭酸ガス溶接用大電流・高パス間温度対応ワイヤにおいては、スラグ剥離性は考慮されていない。このため、従来の溶接ワイヤを使用して炭酸ガスシールドアーク溶接した場合、作業者の待ち時間がなくなると、従来認識されていなかった大電流・高パス間温度対応ワイヤにおける劣悪なスラグ剥離性により、溶接効率が低下するという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、強度が５２０Ｎ／ｍｍ２級以下の炭素鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接した際に、高効率で且つ溶接部の機械的性能が優れたガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、鋼芯線の周面にＣｕめっき層が形成され、鋼材を炭酸ガスシールドアーク溶接する際に使用されるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいて、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％並びにＣｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差が１．１０質量％以下、Ｍｎ及びＭｏの総含有量が２．２０質量％以下、Ｓ及びＯの総含有量が０．０２９０質量％以下であり、前記不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制され、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、ワイヤ中のＭｎ含有量、Ｍｏ含有量及びＴｉ含有量の上限値並びにＳ含有量の下限値を夫々規定すると共に、Ｏ含有量を最適化し、更に、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）、並びにＳ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）の上限値を夫々規定しているため、スラグ剥離性が向上し、半自動溶接における溶接効率を高めることができる。また、各成分の含有量を上述の如く規定しているため、大入熱・高パス間温度条件で溶接を行っても、溶接金属部の機械的性質を良好な状態に維持できる。更に、Ｔｉ含有量の下限値を規定しているため、アークが安定してスパッタ発生量が少なくなると共に、スラグが適性量となり良好なシールド性が得られる。
【００１０】
このガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、更に、Ｂ：０．０００５乃至０．００５０質量％を含有していてもよい。これにより、溶接金属部の強度及び靱性をより向上させることができる。
【００１１】
また、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下含有することもできる。これにより、溶接金属部の強度を更に向上させることができる。
【００１２】
一方、本発明のワイヤは、Ｍｎ含有量を１．８５質量％以下としてもよい。これにより、強度及び靱性をより高めつつ、スラグ剥離性を向上させることができる。また、Ｓ含有量を０．００５質量％以上とすることもできる。これにより、スラグ剥離性を更に向上させることができる。更に、Ｍｏ含有量は０．２２質量％以下でもよい。これにより、更にスラグ剥離性を高めることができる。更にまた、Ｏ含有量を０．００３５質量％以上としてもよい。これにより、更にスラグ剥離性を高めることができる。更にまた、Ｃｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ含有量を０．３０質量％以下にすることもできる。これにより、スラグ剥離性を高め、且つ耐割れ性を向上させることができる。
【００１３】
更にまた、ワイヤ表面に、前記ワイヤ１０ｋｇあたりの質量で、ＭｏＳ２を０．０１ｇ／１０ｋｇ乃至１．００ｇ／１０ｋｇ付着させてもよい。これにより、スラグ剥離性をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定しているため、強度が５２０Ｎ／ｍｍ２級以下の炭素鋼を大入熱・高パス間温度条件で炭酸ガスシールドアーク溶接する際のスラグ剥離性が改善され、半自動溶接における溶接効率を向上させることができると共に、機械的性能が優れた溶接金属部を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。本発明者等は、上述の問題点を解決するために、溶接スラグに関する研究を重ね、スラグの生成量及びスラグ剥離性に及ぼす影響要因を明らかにし、以下に示す知見を得た。溶接スラグの生成量は、強脱酸成分、即ち、Ｍｎ及びＴｉの含有量と強い関係があり、これらの含有量が増大すると、スラグ生成量も増加する。また、スラグ剥離性は、溶融状態におけるスラグ／溶接金属間界面エネルギー、凝固後のスラグ自体の強度、溶接金属表面の凹凸、即ち、物理的高低差及びその高低部位生成頻度と強い関係があり、Ｍｎ及びＭｏの増加、Ｓ不足又はＳ過剰により剥離性は低下する。これらは従来知られていなかった知見である。そして、これらの影響因子は、従来の高張力鋼用溶接ワイヤ、低温鋼用溶接ワイヤ及び高電流用溶接ワイヤにおいて、スラグ量増大及びスラグ剥離性低下が避けられなかった要因であると考えられる。
【００１６】
一方、上述の知見に基づき、スラグ生成量の低減及びスラグ剥離性能の向上について過度に追求すると、溶接金属部における強度及び靱性等の機械的性能の低下、高電流溶接時のアーク安定性の低下、並びにスパッタ量の増大といった問題が生じやすくなることも明らかになった。また、本発明者等は、ワイヤ成分以外の要因として、ワイヤ送給が不安定になると、溶融池の形状が乱れて生成するスラグの厚さが不均一となり、スラグ剥離性が劣化することも見出した。
【００１７】
なお、半自動溶接は個人間の技量の差が大きく、技量の低い溶接者は極めて高い溶接電流、過剰なウィービング、又は１パス当たりの溶着量を過剰に増やしてしまう等の要因により、溶融池のシールド性を悪化させ、ブローホール等の気孔欠陥を発生させてしまうことがある。このため、スラグ量を過剰に減らしてしまうと、溶融池がスラグにより保護されずにガス雰囲気に曝され、シールド性が低下するため、より耐気孔欠陥性を劣化させてしまうことになる。
【００１８】
本発明者等は上述の各要素を考慮し、半自動溶接に適した大入熱・高電流溶接用として最適な溶接ワイヤ、即ち、（１）スラグ剥離性が良好であり、（２）スラグ発生量が適切であり、（３）入熱量が４０ｋＪ／ｃｍと大きく、パス間温度が３５０℃と高く、溶接金属部の冷却速度が小さくなる溶接条件においても、溶接金属部の機械的性質が４９０乃至５２０Ｎ／ｍｍ２級鋼板用として優れており、更に、ノズル閉塞により連続溶接が阻害されることを防止するために、（４）スパッタ発生量が少ないガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを開発した。
【００１９】
先ず、本発明の第１の実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ（以下、単にワイヤともいう）について説明する。本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、鋼芯線の周面にＣｕめっき層が形成されたソリッドワイヤであり、４９０Ｎ／ｍｍ２級鋼板に対して、最大入熱が４０ｋＪ／ｃｍ、最高パス間温度が３５０℃の条件で炭酸ガスシールド溶接する際、又は、５２０Ｎ／ｍｍ２級鋼板に対して、最大入熱が３０ｋＪ／ｃｍ、最高パス間温度が２５０℃の条件で炭酸ガスシールド溶接する際に使用されるワイヤである。このワイヤは、例えば、半自動溶接に使用される。
【００２０】
本実施形態のワイヤの組成は、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％並びにＣｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。また、Ｍｎ含有量（［Ｍｎ］）とＳｉ含有量（［Ｓｉ］）との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が１．１０質量％以下であり、Ｍｎ及びＭｏの総含有量、即ち、Ｍｎ含有量（［Ｍｎ］）とＭｏ含有量（［Ｍｏ］）との和（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％以下であり、且つ、Ｓ及びＯの総含有量、即ち、Ｓ含有量（［Ｓ］）とＯ含有量（［Ｏ］）との和（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％以下である。更に、不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制されると共に、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されている。
【００２１】
また、本実施形態のワイヤの組成において、好ましくは、Ｍｎ：１．８５質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以上、Ｍｏ：０．２２質量％以下、Ｏ：０．００３５質量％以上、全Ｃｕ：０．３０質量％以下である。
【００２２】
更に、ワイヤの表面には、ＭｏＳ２がワイヤ１０ｋｇあたり０．０１乃至１．００ｇ付着している。即ち、ＭｏＳ２付着量は０．０１ｇ／１０ｋｇ乃至１．００ｇ／１０ｋｇである。このＭｏＳ２は、例えば塗布によってワイヤ表面に被着されたものである。
【００２３】
以下、本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおける数値限定理由について説明する。
【００２４】
Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％
炭素（Ｃ）は、溶接金属の焼入れ性を向上し、溶接金属部の強度を確保するために重要な添加元素ではあるが、Ｃ含有量が０．０２０質量％未満の場合、大入熱・高パス間温度溶接時に必要な強度が確保できない。一方、Ｃを過剰に添加すると溶接金属部に高温割れが発生しやすくなり、Ｃ含有量が０．０８０質量％を超えると高温割れの発生が顕著になる。よって、Ｃ含有量は０．０２０乃至０．０８０質量％とする。
【００２５】
Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％
珪素（Ｓｉ）は、スラグ生成量及びスラグ剥離性には直接的には大きな影響を及ぼさないが、主として強度確保、脱酸による気孔欠陥の発生防止及びなじみ性向上のために添加する。これらの効果は、０．７５質量％以上の添加で有効になる。一方、Ｓｉを０．９５質量％を超えて過剰に添加すると、溶接金属部の靱性が低下する。よって、Ｓｉ含有量は０．７５乃至０．９５質量％とする。但し、Ｍｎ含有量に比べてＳｉ含有量が低いと、スラグ組成が変化してスラグ剥離性が劣化するため、Ｍｎ含有量が多い場合は、Ｍｎ含有量に応じてＳｉ含有量の下限値を高くする必要がある。
【００２６】
Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％
マンガン（Ｍｎ）は、脱酸を促進すると共に、溶接金属部の強度及び靱性を向上させる効果があるが、その一方でスラグ剥離性を著しく劣化させる元素でもある。従来の一般的な大入熱用ワイヤはＭｎを多く含有しているが、本発明においては、Ｍｎ含有量を従来のワイヤよりも低くすることにより、溶接金属部の機械的性質とスラグ剥離性のバランスを改善している。具体的には、Ｍｎ含有量が１．６０質量％未満では大入熱溶接時の溶接金属部の強度及び靱性が不足する。一方、Ｍｎ含有量が１．９０質量％を超えると、スラグ量が増加してスラグ剥離性が劣化する。よって、Ｍｎ含有量は１．６０乃至１．９０質量％とする。なお、Ｍｎ含有量の上限値は１．８５質量％とすることが好ましい。但し、Ｍｏ含有量が多い場合及びＳｉ含有量が少ない場合は、Ｍｏ含有量及びＳｉ含有量に応じてＭｎ含有量の上限を低くする必要がある。
【００２７】
Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％
硫黄（Ｓ）を添加すると、溶融池の表面張力が低下し、凝固時の物理的凹凸が減少して溶融金属部の表面が滑らかになるという効果が得られ、これにより、スラグ剥離性が向上する。しかしながら、Ｓ含有量が０．００３質量％未満ではこの効果は得られない。一方、Ｓ含有量が０．０１７質量％を超えると、溶接金属部の表面形状改善効果が飽和してしまう上に、高温割れが発生しやすくなる。また、スラグの形態が粒状化し、アークによる溶融を妨げて不安定要因となる。更に、被溶接材の板厚によっては、スラグが島状に分布し、連続して剥離できなくなり、却ってスラグ剥離性が悪くなることもある。よって、Ｓ含有量は０．００３乃至０．０１７質量％とする。なお、Ｓ含有量の下限値は０．００５質量％とすることが好ましい。但し、Ｏ含有量が多い場合は、Ｏ含有量に応じてＳ含有量の上限を低くする必要がある。
【００２８】
Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％
チタン（Ｔｉ）は、高電流域におけるアーク安定性を向上させる効果があり、スラグを生成する主要成分である。Ｔｉ含有量が０．１９質量％未満では、半自動溶接で使用される４３０Ａ以上の高電流域においてアーク安定性が低下し、スパッタ発生量が増加すると共に、スラグ量が不足して溶融池のシールド性が劣化する。一方、Ｔｉ含有量が０．２５質量％を超えると、スラグ量が過剰に多くなり、スラグ剥離性が劣化する。よって、Ｔｉ含有量は０．１９乃至０．２５質量％とする。
【００２９】
Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％
モリブデン（Ｍｏ）は、溶接金属の焼入れ性を向上させ、溶接金属部の強度を向上させる効果がある。半自動溶接においてこの効果を得るためには、Ｍｏを０．１４質量％以上添加する必要がある。一方、Ｍｏはスラグの硬度を上昇させ、スラグを割れ難くして剥離性を低下させる。特に、Ｍｏ含有量が０．３５質量％を超えると、スラグ剥離性が劣化する。よって、Ｍｏ含有量は０．１４乃至０．３５質量％とする。なお、Ｍｏ含有量の上限値は、０．２２質量％とすることが好ましい。また、Ｍｎ含有量が多い場合は、Ｍｎ含有量に応じてＭｏ含有量の上限を低くする必要がある。
【００３０】
Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％
スラグは酸化物であるため、Ｏ含有量が増加すると化学反応によって生じるスラグ生成量も増加し、更にＯ含有量が過剰になるとスラグ剥離性が劣化する。また、Ｏ含有量が増加すると、溶接金属部中の介在物が増加するため、溶接金属部において高温割れが発生しやすくなると共に、溶接金属部の靱性が低下する。Ｏ含有量が０．０１６０質量％以下であれば、これらの問題は発生しないため、Ｏ含有量は０．０１６０質量％以下とする。但し、Ｓ含有量が多い場合は、高温割れを防止するため、Ｏ含有量の上限値を低くすることが望ましい。一方、Ｏが過剰に少ないと溶鉄の粘性が高くなって、ワイヤ溶融時の溶滴離脱性が損なわれ、スパッタが増加する。更に、スラグ量が過剰に少なくなり、被溶接材の板厚によっては、均一なスラグで覆われずに島状となってしまうため、スラグを連続して剥離できなくなり、スラグ剥離性が劣化する。適正なスパッタ量及びスパッタ発生量を得るためのＯ含有量の下限値は０．００２５質量％であり、好ましくは０．００３５質量％である。なお、上述のＯ含有量の規定は、ワイヤ中のＯの分布、即ち、線材中に含有されているか又はワイヤ表面に存在しているか等のＯの存在位置には関係なく、ワイヤ全体に含まれるＯの総量である。
【００３１】
Ｃｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％
銅（Ｃｕ）は、溶接金属の焼き入れ性を向上させる効果が若干あるが、過剰に添加すると溶接金属部に高温割れが発生しやすくなると共に、スラグの性質が変化して剥離性が劣化する。そして、Ｃｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ含有量が０．４５質量％を超えると、これらの問題が顕著になる。一方、全Ｃｕ含有量が０．１５質量％未満の場合、Ｃｕめっき層の厚さが薄くなり、コンタクトチップとの接触電気抵抗が不安定になり、アーク安定性が損なわれる。よって、全Ｃｕ含有量は０．１５乃至０．４５質量％とする。なお、全Ｃｕ含有量の上限値は０．３０質量％とすることが望ましい。
【００３２】
［Ｍｎ］−［Ｓｉ］：１．１０質量％以下
Ｓｉ及びＭｎは、夫々の含有量がスラグ剥離性に影響を及ぼすだけでなく、Ｓｉ含有量とＭｎ含有量との差もスラグ剥離性に大きく影響する。具体的には、Ｍｎ含有量（［Ｍｎ］）とＳｉ含有量（［Ｓｉ］）との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が小さい方がスラグ剥離性は良好になる。一方、［Ｍｎ］−［Ｓｉ］が大きいと、スラグ性状が変化して硬度が上昇し、スラグと溶接金属表面との密着性が高まり、スラグ剥離性が劣化する。そして、［Ｍｎ］−［Ｓｉ］が１．１０質量％を超えると、スラグ剥離性が著しく劣化する。よって、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）は１．１０質量％以下とする。
【００３３】
［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］：２．２０質量％以下
Ｍｎ及びＭｏは共にスラグ剥離性を低下する性質があり、Ｍｎ及びＭｏの総含有量、即ち、Ｍｎ含有量（［Ｍｎ］）とＭｏ含有量（［Ｍｏ］）との和（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％を超えると、スラグ剥離性の低下が顕著になる。従って、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）は２．２０質量％以下とする。
【００３４】
［Ｓ］＋［Ｏ］：０．０２９０質量％以下
Ｓ及びＯの総含有量、即ち、Ｓ含有量（［Ｓ］）とＯ含有量（［Ｏ］）との和（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％を超えると、溶接金属部に高温割れが発生しやすくなると共に、スラグの形態が粒状化してアークによる溶融を妨げ、不安定要因となる。また、被溶接材の板厚によっては、スラグが島状に分布し、スラグを連続して剥離できなくなり、スラグ剥離性が悪くなることもある。更に、溶接金属部の靱性も低下する。従って、Ｓ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）は０．０２９０質量％以下とする。
【００３５】
Ｐ：０．０２０質量％以下
鋼にはリン（Ｐ）が不可避的不純物として混入しているが、Ｐは高温割れを発生させる主要元素の１つであり、本実施形態のワイヤにおいては、故意に添加する利点は見あたらない。また、Ｐ含有量が０．０２０質量％を超えると溶接金属部に高温割れが発生するため、Ｐ含有量は０．０２０質量％以下に規制する。
【００３６】
Ｎ：０．００８０質量％以下
鋼には窒素（Ｎ）が不可避的不純物として混入しているが、Ｎは溶接金属を脆化させると共にブローホール発生の原因となる元素である。このため、高靱性の溶接金属部を得ることを目的の１つとしている５４０Ｎ／ｍｍ２級ワイヤにおいては、Ｎ含有量を低くする必要がある。また、Ｎ含有量が多いと溶融池の安定性が著しく悪化し、スラグ量が増加すると共にスラグ剥離性が劣化する。従って、ワイヤ中のＮは少ないほど好ましく、Ｎ含有量は０．００８０質量％以下に規制する。
【００３７】
ワイヤの表面のＭｏＳ２付着量：０．０１ｇ／１０ｋｇ乃至１．００ｇ／１０ｋｇ
前述の如く、ワイヤの送給性もスラグ剥離性に大きな影響を及ぼす。ワイヤの送給が安定することにより、溶融池の形成もまた安定となり、生成されたスラグの厚さが均一となり、熱収縮の歪みが均一に作用することにより、スラグが全面剥離しやすくなる。ワイヤ表面に存在するＭｏＳ２は、チップ−ワイヤ間の給電点における融着を低減し、ワイヤの送給性を向上させる。従来、ワイヤ表面の粒界に沿ってワイヤを過剰酸化させることによりワイヤの送給性を向上させる技術が知られているが、この方法ではＯ含有量が過剰になってしまい、スラグの生成量の増加に伴いスラグ剥離性が劣化するという欠点がある。これに対して、ワイヤ表面にＭｏＳ２を付着させる方法は、スラグ剥離性を低下の懸念がないため、本実施形態のワイヤの送給性を向上させる方法として好適である。この効果は、ワイヤ表面にＭｏＳ２をワイヤ１０ｋｇあたり０．０１ｇ以上付着させることにより得られる。一方、ＭｏＳ２をワイヤ１０ｋｇあたり１．００ｇよりも多く付着させると、送給機構内にＭｏＳ２が堆積するため、送給機構内にＭｏＳ２が詰まって送給不良が発生する。その結果、スラグ性状に影響が及び、スラグ剥離性が劣化する。よって、ワイヤの表面のＭｏＳ２付着量は０．０１ｇ／１０ｋｇ乃至１．００ｇ／１０ｋｇとする。
【００３８】
上述の各成分の含有量の限定理由を添付の図面を参照してまとめて説明する。図１は横軸にＳｉ含有量をとり、縦軸にＴｉ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。また、図２は横軸にＭｎ含有量をとり、縦軸にＭｏ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。更に、図３は横軸にＳｉ含有量をとり、縦軸にＭｎ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。更にまた、図４は横軸にＳ含有量をとり、縦軸にＯ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。なお、図１乃至４において、領域１は本発明の範囲を示し、領域２は領域１の内部に位置し、本発明におけるより好適な範囲を示す。
【００３９】
図１に示すように、本発明の範囲（領域１）よりもＳｉ含有量が多いと、溶接金属部の靱性が低下する。また、本発明の範囲よりもＳｉ含有量が少ないと、溶接金属部の強度が低下する。一方、本発明の範囲よりもＴｉ含有量が多いと、スラグ剥離性が劣化する。また、本発明の範囲よりもＴｉ含有量が少ないと、アークが不安定になって、スパッタ量が増加する。
【００４０】
図２に示すように、本発明の範囲よりもＭｎ含有量が多いと、スラグ量が過剰となり、スラグ剥離性が劣化する。また、本発明の範囲よりもＭｎ含有量が少ないと、溶接金属部の強度及び靱性が低下する。一方、本発明の範囲よりもＭｏ含有量が多いと、スラグ剥離性が劣化する。また、本発明の範囲よりもＭｏ含有量が少ないと、溶接金属部の強度が低下する。
【００４１】
図３に示すように、Ｍｎ含有量（［Ｍｎ］）とＳｉ含有量（［Ｓｉ］）との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が本発明の範囲を超えていると、スラグ剥離性が劣化する。図４に示すように、本発明の範囲よりもＳ含有量が多いと、溶接金属部の靱性が低下すると共に耐高温割れ性が低下する。また、本発明の範囲よりもＳ含有量が少ないと、スラグ剥離性が劣化する。一方、本発明の範囲よりもＯ含有量が多いと、スラグ量が過剰になると共にスラグ剥離性が劣化し、更に溶接金属部の靱性及び耐高温割れ性が低下する。また、本発明の範囲よりもＯ含有量が少ないと、スラグ剥離性が劣化する。
【００４２】
以下、本実施形態の効果について説明する。上述の如く、本実施形態のワイヤにおいては、Ｍｎ含有量が１．９０質量％以下、Ｍｏ含有量が０．３５質量％以下、Ｔｉ含有量が０．２５質量％以下、Ｓ含有量が０．００３質量％以上、Ｏ含有量が０．００２５乃至０．０１６０質量％であり、更に、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が１．１０質量％以下、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％以下、Ｓ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％以下であるため、スラグ剥離性が良好であり、効率よく半自動溶接することができる。また、各成分の含有量を上述の如く規定しているため、大入熱・高パス間温度条件で溶接を行っても、溶接金属部の機械的性質を良好な状態に維持できる。更に、Ｔｉ含有量が０．１９質量％以上であるため、アークが安定してスパッタ発生量が少なくなると共に、スラグ量が適正化されて溶融池のシールド性が良好になる。
【００４３】
このように、本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、ワイヤ諸成分を適性範囲に規定することにより、鉄骨建築用として主に使用される大入熱・高パス間温度用炭酸ガス溶接において、溶接金属部の良好な機械的性質、半自動溶接に必要な優れたアーク安定性が得られ、更にスラグ発生量を適正化することによりシールド不良への耐性を維持したまま、スラグ剥離性を大幅に向上し、半自動溶接工程における能率を向上させることができる。これにより、鉄骨建築のコストを大幅に低減することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤについて説明する。本実施形態のワイヤは、前述の第１の実施形態のワイヤの各成分に加えて、更にＢを添加したものであり、その組成は、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％、全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％及びＢ：０．０００５乃至０．００５０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。また、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が１．１０質量％以下であり、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％以下であり、且つ、Ｓ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％以下である。更に、不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制されると共に、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されている。
【００４５】
また、本実施形態のワイヤの組成において、好ましくは、Ｍｎ：１．８５質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以上、Ｍｏ：０．２２質量％以下、Ｏ：０．００３５質量％以上、全Ｃｕ：０．３０質量％以下である。
【００４６】
以下、本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおけるＢ含有量の数値限定理由について説明する。なお、本実施形態のワイヤにおけるＢ以外の成分の添加理由及び数値限定理由は、前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【００４７】
Ｂ：０．０００５乃至０．００５０質量％
ホウ素（Ｂ）は、少量の添加で溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属部の強度及び靱性を向上させる効果がある。しかしながら、Ｂ含有量が０．０００５質量％未満の場合、その効果が得られない。一方、Ｂ含有量が０．００５０質量％を超えると、溶接金属部に高温割れが発生しやすくなる。よって、Ｂ含有量は０．０００５乃至０．００５０質量％とする。
【００４８】
本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、Ｂを０．０００５乃至０．００５０質量％添加しているため、前述の第１の実施形態のワイヤに比べて、溶接金属部の強度及び靱性を向上させることができる。なお、本実施形態のワイヤにおける上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤについて説明する。本実施形態のワイヤは、前述の第１の実施形態のワイヤの各成分に加えて、更に、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を添加したものであり、その組成は、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％及び全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％を含有すると共に、更に、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。また、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が１．１０質量％以下であり、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％以下であり、且つ、Ｓ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％以下である。更に、不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制されると共に、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されている。
【００５０】
また、本実施形態のワイヤの組成において、好ましくは、Ｍｎ：１．８５質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以上、Ｍｏ：０．２２質量％以下、Ｏ：０．００３５質量％以上、全Ｃｕ：０．３０質量％以下である。
【００５１】
以下、本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおけるＮｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ及びＮｉの含有量の数値限定理由について説明する。なお、本実施形態のワイヤにおける上記以外の成分における添加理由及び数値限定理由は、前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【００５２】
Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素：夫々０．２０質量％以下
Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉは、溶接金属部の強度を向上させるために、必要に応じて微量添加される元素である。しかしながら、これらの成分の含有量が夫々０．２０質量％を超えると、スラグ剥離性が劣化すると共にスパッタ発生量が増加する。また、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ及びＣｒの含有量が夫々０．２０質量％を超えると、溶接金属部の靱性が低下する。よって、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉを添加する場合は、その含有量が夫々０．２０質量％以下になるようにする。
【００５３】
本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下添加しているため、前述の第１の実施形態のワイヤに比べて、溶接金属部の強度を向上させることができる。なお、本実施形態のワイヤにおける上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施形態に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤについて説明する。本実施形態のワイヤは、前述の第１の実施形態のワイヤの各成分に加えて、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素、並びにＢを添加したものであり、その組成は、Ｃ：０．０２０乃至０．０８０質量％、Ｓｉ：０．７５乃至０．９５質量％、Ｍｎ：１．６０乃至１．９０質量％、Ｓ：０．００３乃至０．０１７質量％、Ｔｉ：０．１９乃至０．２５質量％、Ｍｏ：０．１４乃至０．３５質量％、Ｏ：０．００２５乃至０．０１６０質量％、全Ｃｕ：０．１５乃至０．４５質量％及びＢ：０．０００５乃至０．００５０質量を含有すると共に、更に、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。また、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が１．１０質量％以下であり、Ｍｎ及びＭｏの総含有量（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］）が２．２０質量％以下であり、且つ、Ｓ及びＯの総含有量（［Ｓ］＋［Ｏ］）が０．０２９０質量％以下である。更に、不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０質量％以下に規制されると共に、Ｎが０．００８０質量％以下に規制されている。
【００５５】
また、本実施形態のワイヤの組成において、好ましくは、Ｍｎ：１．８５質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以上、Ｍｏ：０．２２質量％以下、Ｏ：０．００３５質量％以上、全Ｃｕ：０．３０質量％以下である。
【００５６】
なお、本実施形態のワイヤにおけるＢの添加理由及び数値限定理由は前述の第２の実施形態のワイヤと同様であり、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉの添加理由及び数値限定理由は前述の第３の実施形態のワイヤと同様であり、これら以外の元素の添加理由及び数値限定理由は前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【００５７】
本実施形態のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、Ｂを０．０００５乃至０．００５０質量％添加すると共に、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を夫々０．２０質量％以下添加しているため、前述の第２及び第３の実施形態のワイヤに比べて、溶接金属部の強度をより向上させることができる。なお、本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態のワイヤと同様である。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。図５は溶接試験片の形状及び寸法を示す平面図及び側面図である。図５に示すように、母材として、下記表１に示す組成（ＪＩＳ  Ｇ３１３６  ＳＮ４９０Ｃ）で、縦が３５０ｍｍ、横が１２５ｍｍ、厚さが２８ｍｍである鋼板１１と、縦が３００ｍｍ、横が１２５ｍｍ、厚さが２８ｍｍである鋼板１２とを準備した。鋼板１２には、開先角度が３０°であるレ型開先を形成した。そして、鋼板１１及び１２の長辺間に６ｍｍの間隔が形成されるように、鋼板１１及び１２を平行に配置した。また、鋼板１２の表面における長手方向中央部で且つ開先から１０ｍｍの位置に、パス間温度測定位置Ｔを設定した。そして、鋼板１１及び鋼板１２の対向部分の裏側には、裏当金１３を配置した。また、鋼板１２の長手方向両側には夫々固定タブ１４を配置し、鋼板１１及び１２を相互に固定した。なお、図５の側面図においては、固定タブ１４は図示が省略されている。
【００５９】
【表１】
2006305605.tif 000002
【００６０】
そして、複数の種類のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ（図示せず）を使用して、開先溶接を行った。これにより、鋼板１１と鋼板１２との間に、ビード１５が形成された。このときの溶接条件を下記表２に示す。また、使用したワイヤの組成を下記表３及び表４示す。なお、下記表３及び表４に示すワイヤ組成における残部はＦｅ及び不可避的不純物である。また、下記表３及び表４に示すＭｏＳ２付着量の単位は［ｇ／１０ｋｇ］、即ち、ワイヤ１０ｋｇあたりのｇ数である。また、下記表３及び表４に示すワイヤはいずれも芯線の表面にＣｕめっきが施されており、本実施例においてはＣｕめっき層及び芯線中のＣｕを含めた全Ｃｕ含有量（質量％）を指標として整理している。
【００６１】
【表２】
2006305605.tif 000003
【００６２】
【表３】
2006305605.tif 000004
【００６３】
【表４】
2006305605.tif 000005
【００６４】
そして、溶接中の（１）アーク安定性及び（２）スパッタ発生量を評価した。また、溶接終了後に、デジタル画像処理により（３）スラグの剥離性を評価し、また、（４）溶接効率を算出した。更に、（５）溶接金属部の機械的性質を評価した。更にまた、（６）溶接金属部における高温割れの発生の有無を調査した。以下、これらの評価方法について説明する。
【００６５】
（１）アーク安定性
アーク安定性は、溶接中の官能試験によって評価した。ワイヤ送給性が優れ、溶滴移行性が円滑であり、全体としてアーク安定性が極めて優れていた場合を極めて良好（◎）と判定し、ワイヤ送給性が瞬間的に劣ることがあったり、液滴移行性が一時的に不安定になったりすることがあったものの、アーク安定性が実用上問題のないレベルであった場合を良好（○）と判定し、これらが顕著で問題となる場合を不良（×）と判定した。
【００６６】
（２）スパッタ発生量
スパッタ発生量は、溶接終了後にシールドノズルに付着したスパッタを回収し、その質量を測定することによって評価した。回収されたスパッタ量が２．５ｇ以下である場合を良好（○）と判定し、２．５ｇよりも多かった場合を不良（×）と判定した。
【００６７】
（３）スラグの剥離性
本実施例においては、定量評価法として自然剥離性を評価した。先ず、溶接完了後、図５に示すパス間温度測定位置Ｔにおいて測定される鋼板表面温度が２５０℃まで冷却した時点で、ビード１５の外観を写真撮影した。次に、そのビード外観写真をコンピュータに取り込んで画像解析ソフトにより二値化処理を行い、スラグが自然剥離した領域と、スラグが付着したままの領域とを区別した。そして、前記画像解析ソフトにより、スラグが自然剥離した領域の面積と、スラグが付着したままの領域の面積とを夫々算出した。そして、これらの面積に基づいて、スラグ剥離率を求めた。スラグが自然剥離した領域の面積をａとし、スラグが付着したままの領域の面積をｂとし、スラグ剥離率をＲ（％）とするとき、スラグ剥離率Ｒを下記数式１により計算した。スラグ剥離率Ｒが１３％以上である場合を良好（○）と判定し、１３％未満である場合を不良（×）と判定した。
【００６８】
【数１】
2006305605.tif 000006
【００６９】
（４）溶接効率
溶接効率Ｅ（％）は、１パス目から最終パスの１パス前の溶接までの間にスラグ除去に要した時間の合計値ΣＳＴと、１パス目から最終パスの１パス前の溶接までの間のアーク発生時間ΣＡＴとを測定し、下記数式２により計算した。溶接効率Ｅは、スラグ除去が容易で、短時間で終了する程高くなり、優れていることになる。そこで、溶接効率Ｅが７０％以上である場合を良好（○）とし、７０％未満の場合を不良（×）とした。
【００７０】
【数２】
2006305605.tif 000007
【００７１】
（５）溶接金属部の機械的性質
溶接金属部の機械的性質の評価は、引張試験により強度を測定し、シャルピー衝撃試験により靭性を測定して行った。図５に示す溶接試験片から、ＪＩＳ  Ｚ３１１１に規定される試験片を、その中心がビード表面下１０ｍｍ、ビード幅中央部となるように採取して、引張試験及びシャルピー衝撃試験に供した。なお、引張試験は室温（２０℃）の雰囲気で行った。また、シャルピー衝撃試験は０℃の雰囲気で行い、３本の試験片を夫々測定してその平均値を評価値とした。そして、強度については、引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２（＝４９０ＭＰａ）以上である場合を合格（○）とし、それ未満である場合を不合格（×）とした。また、靭性については、シャルピー衝撃試験における吸収エネルギーが７０Ｊ以上である場合を合格（○）とし、それ未満である場合を不合格（×）とした。
【００７２】
（６）高温割れ
溶接金属部における高温割れの有無は、超音波探傷試験により調査した。
【００７３】
これらの評価結果を下記表５及び表６にまとめて示す。
【００７４】
【表５】
2006305605.tif 000008
【００７５】
【表６】
2006305605.tif 000009
【００７６】
上記表５に示すように、本発明の実施例であるＮｏ．１乃至Ｎｏ．２８のワイヤは、各成分の含有量が本発明の範囲内にあるため、スラグ剥離性が良好で、溶接効率が高く、溶接金属部の強度及び靱性が高く、アークの安定性が優れ、スパッタの発生量が少なく、耐高温割れ性が良好であった。このため、優れた溶接作業性及び溶接金属の機械的性質が得られた。
【００７７】
一方、上記表６に示すＮｏ．２９乃至Ｎｏ．５９のワイヤは本発明の比較例である。Ｎｏ．２９のワイヤはＣが過少であり溶接金属部の強度及び靱性が不足した。Ｎｏ．３０及び３１のワイヤはＣが過剰であり溶接金属部に高温割れが発生した。Ｎｏ．３２のワイヤはＳｉが過少であり溶接金属部の強度が不足した。Ｎｏ．３３のワイヤはＳｉが過剰であり溶接金属部の靭性が不足した。Ｎｏ．３４及びＮｏ．３５のワイヤはＴｉが過少でありスパッタ発生量が多くアーク安定性も劣っていた。Ｎｏ．３６のワイヤはＴｉが過剰であり、スラグ剥離性が悪く、溶接効率も劣っていた。Ｎｏ．３７のワイヤはＭｎが過少であり溶接金属部の引張強度及び靭性が共に低かった。Ｎｏ．３８のワイヤはＭｎが過剰であり、スラグ剥離性が悪く、溶接効率も劣っていた。
【００７８】
Ｎｏ．３９のワイヤは、Ｓｉ及びＭｎ単独量は問題ないものの、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が過大で、バランスが悪いため、スラグ剥離性が悪く、溶接効率も劣っていた。Ｎｏ．４０及びＮｏ．４１のワイヤは、Ｓｉ及びＴｉが過少で且つＭｎ含有量とＳｉ含有量との差（［Ｍｎ］−［Ｓｉ］）が過大であるため、溶接金属部の強度が不足し、また、スラグ剥離性が悪く、それに伴い溶接効率が劣っており、更に、アーク安定性が劣化し、スパッタ発生量も過剰であった。Ｎｏ．４２のワイヤはＭｏが過少であり引張強さが低かった。Ｎｏ．４３のワイヤはＭｏが過剰であり、スラグの剥離性が悪く、溶接効率も劣っていた。Ｎｏ．４４のワイヤはＭｎ及びＭｏの単独量は問題ないものの、Ｍｎ及びＭｏの総含有量が過剰であったため、スラグ剥離性が悪く、溶接効率も悪かった。Ｎｏ．４５のワイヤはＳが過少であり、スラグの剥離性が悪く、溶接効率も悪かった。Ｎｏ．４６のワイヤはＳが過剰であり、靭性が低いと共に高温割れも発生した。
【００７９】
Ｎｏ．４７のワイヤはＯが過剰であり、スラグ量が増加して剥離性も低下した。また、溶接金属中の介在物が過剰となって高温割れが発生し、靭性も低かった。Ｎｏ．４８のワイヤはＳ及びＯの単独量は問題ないものの、Ｓ及びＯの総含有量が過剰であり、靭性が低いと共に高温割れも発生した。Ｎｏ．４９のワイヤはＰが過剰であり、高温割れが発生した。Ｎｏ．５０のワイヤはＣｕが過剰であり、スラグ剥離性が悪く、溶接効率が低下し、更に、高温割れも発生した。Ｎｏ．５１のワイヤはＢが過剰であり、高温割れが発生した。Ｎｏ．５２のワイヤは、Ｏが不足しているため、スラグ量が過剰に少なくなり、スラグ剥離性が劣化して溶接効率が低下した。更に、液滴脱離性も劣化し、スパッタが増加した。Ｎｏ．５３のワイヤは、Ｃｕが不足しているため、Ｃｕめっき層の厚さが薄くなり、溶接時のチップとワイヤとの間の通電性が劣化し、スパッタが増加した。
【００８０】
Ｎｏ．５４乃至Ｎｏ．５８のワイヤは、夫々Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｃｒ又はＮｉが過剰であり、スラグ剥離性が劣化し、溶接効率も低下した。また、アークが不安定になり、スパッタ量も増加した。更に、Ｎｏ．５４乃至Ｎｏ．５７のワイヤでは、溶接金属部の靱性も低下した。Ｎｏ．５９のワイヤは表面のＭｏＳ２の付着量が過剰であり、コンジットライナー等の送給系にＭｏＳ２が堆積して詰まり、ワイヤ送給が不安定となった。その結果、アーク安定性が損なわれ、スラグ分布が不均一化して悪影響を及ぼし、スラグの剥離性が低下した。また、溶接効率も低下し、スパッタ量も増加した。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】横軸にＳｉ含有量をとり、縦軸にＴｉ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。
【図２】横軸にＭｎ含有量をとり、縦軸にＭｏ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。
【図３】横軸にＳｉ含有量をとり、縦軸にＭｎ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。
【図４】横軸にＳ含有量をとり、縦軸にＯ含有量をとって、本発明の成分範囲及びこの成分範囲を外れることによる影響を示すグラフ図である。
【図５】溶接試験片の形状及び寸法を示す平面図及び側面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１；領域（本発明の範囲）
２；領域（本発明の好適範囲）
１１、１２；鋼板
１３；裏当金
１４；固定タブ
１５；ビード
Ｔ；パス間温度測定位置
【図１】
2006305605.tif 000010
【図２】
2006305605.tif 000011
【図３】
2006305605.tif 000012
【図４】
2006305605.tif 000013
【図５】
2006305605.tif 000014