(57)【要約】【課題】単層溶接における遅れ割れの要因となる溶接金属の過剰硬度を抑制するとともに、多層溶接において４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として求められる溶接継手性能（強度、靱性等）を満足するＴＩＧ溶接用溶加材を提供する。【解決手段】本発明のＴＩＧ溶接用溶加材は、Ｃ：０．０２〜０．０６質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．８５質量％、及びＭｎ：０．７０〜１．４０質量％を含有し、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｐ、Ｓ及びＮの含有量がそれぞれ所定値以下に規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、炭素当量Ｃｅｑが０．１５〜０．３５の範囲内である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０２〜０．０６質量％、
Ｓｉ：０．３０〜０．８５質量％、及び
Ｍｎ：０．７０〜１．４０質量％を含有し、
Ｎｉ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｃｒ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｍｏ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｖ：０．０５質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｐ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、
Ｓ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、及び
Ｎ：０．０１００質量％以下（但し、０質量％を含まない）にそれぞれ規制され、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、
下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑが０．１５〜０．３５の範囲内であるＴＩＧ溶接用溶加材。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｍｎ］／６＋［Ｎｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１４      （１）
（但し、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］および［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＶの含有量（質量％）を示す。）
【請求項２】
前記炭素当量Ｃｅｑが０．２０〜０．３３の範囲内である請求項１に記載のＴＩＧ溶接用溶加材。
【請求項３】
Ａｌ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｔｉ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、
Ｚｒ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、及び
Ｏ：０．０１００質量％以下（但し、０質量％を含まない）
からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有し、かつ
下記式（２）の関係を満足する請求項１又は２に記載のＴＩＧ溶接用溶加材。
［Ｘ］＝（［Ｔｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｚｒ］）×［Ｏ］×１００００≦１０．０      （２）
（但し、［Ｔｉ］、［Ａｌ］、［Ｚｒ］、および［Ｏ］は、それぞれＴｉ、Ａｌ、ＺｒおよびＯの含有量（質量％）を示す。）
【請求項４】
Ｃｕ：０．５０質量％以下（但し、０質量％を含む）をさらに含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接用溶加材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接用溶加材に関する。より詳細には、特に、４００Ｎ／ｍｍ２級の引張強度を有する低強度鋼用のＴＩＧ溶接材料として有用な、ＴＩＧ溶接用溶加材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接構造用圧延鋼として種々の鋼材が用いられており、例えば、溶接構造用圧延鋼ＳＭ４００（ＪＩＳ  Ｇ３１０６）に代表される４００ＭＰａ級の引張強度を有する鋼材（４００ＭＰａ級鋼）が用いられている。構造物を溶接する場合、一般的には、当該構造物に荷重が印加された際に、溶接部ではなく母材の部分で破壊が生じるように設計される。したがって、一般的には、溶接部には母材よりも高い強度が要求される。ここで、ＪＩＳ  Ｚ３３１６には、軟鋼、高張力鋼及び低温用鋼用ＴＩＧ溶接溶加棒及びソリッドワイヤの規格が定められている。
【０００３】
ここで、炭素鋼のＴＩＧ溶接においては、一般的に、シールドガスとして高純度のアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられる。アルゴンガスは溶融池の酸化反応を生じさせないので、溶接金属の酸素量は他の溶接法と比べて著しく低くなる。したがって、ＴＩＧ溶接金属は、酸化物等の介在物が少なく、強度や靱性に優れるという性質を有する。
【０００４】
しかしながら、酸素量の少ない炭素鋼は焼入れ性が非常に高くなるという性質を有するため、溶接金属の原質部では強度及び硬度が非常に上昇するといった問題があった。特に、厚板の場合には、薄板の場合と比較して冷却速度が速くなり、焼入れ性がさらに高められる結果、過剰硬度が助長されるという問題があった。
また、多層溶接における最終層や単層溶接など、溶接による再熱を受けない箇所では、組織が原質部となるため、硬度が過剰に高くなる場合があり、遅れ割れや硫化物応力腐食割れ（ＳＳＣＣ）が発生する恐れがあった。これら割れは、溶接金属の拡散性水素量や溶接金属へ負荷される拘束力にも依存するが、一般的に溶接金属のビッカース硬さがＨＶ３５０以上となった場合、割れが発生しやすいとされている。
【０００５】
ここで、溶接材料の硬度を低減させる方法としては、溶接施工面において、冷却速度を小さくするために溶接入熱を増加させ、予熱温度及びパス間温度を上昇させる方法が知られている。また、溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）として、硬化した原質部を焼鈍することによって組織を焼戻し、硬度を低下させる方法も知られている。
【０００６】
しかしながら、これらの方法では工数が増加するため、生産性が低下し、コストが上昇するといった問題があった。また、溶接入熱の増加は熱影響部（ＨＡＺ）に影響し、継手強度を確保できなくなるといった問題もあった。さらに、溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）についても、炉の大きさや溶接構造物の大きさによっては、熱処理を適用することが難しいという設備上の制約もあった。
【０００７】
また、溶接材料として、例えば、特許文献１には、Ｃが０．０３重量％以下、Ｓｉが０．０５重量％以下、Ｍｎが０．８０重量％以下、Ｔｉが０．００８重量％以下、Ｏが０．０２５重量％以下に規制され残部がＦｅ及び不可避的不純物からな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が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２１６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、単層溶接における溶接金属の過剰硬度を抑制するためには有効である。しかしながら、多層溶接のような再熱部を含む溶接金属の強度は、鋼板強度よりも軟化するため、特許文献１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、４００ＭＰａ級鋼用の溶接材料として求められる溶接継手強度を満足することができないという問題があった。すなわち、特許文献１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを用いた溶接金属は、いずれも引張強度が４００ＭＰａよりも低いものであった。また、多層溶接で硬度過剰となる最終層のみを当該ワイヤで施行することで原質部の硬度を低下させることも考えられるが、ワイヤ管理面や溶接施工の効率面における問題があった。
【００１０】
前記従来の課題を鑑みて、本発明は、単層溶接における遅れ割れの要因となる溶接金属の過剰硬度を抑制するとともに、多層溶接において４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として求められる溶接継手性能（強度、靱性等）を満足するＴＩＧ溶接用溶加材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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、Ｃ：０．０２〜０．０６質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．８５質量％、及びＭｎ：０．７０〜１．４０質量％を含有し、Ｎｉ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｃｒ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｍｏ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｖ：０．０５質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｐ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、Ｓ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、及びＮ：０．０１００質量％以下（但し、０質量％を含まない）にそれぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑが０．１５〜０．３５の範囲内であるＴＩＧ溶接用溶加材を提供する。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｍｎ］／６＋［Ｎｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１４      （１）
（但し、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］および［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＶの含有量（質量％）を示す。）
【００１２】
ここで、本発明のＴＩＧ溶接用溶加材においては、前記炭素当量Ｃｅｑが０．２０〜０．３３の範囲内であってもよい。
【００１３】
また、本発明のＴＩＧ溶接用溶加材は、Ａｌ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｔｉ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｚｒ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、及びＯ：０．０１００質量％以下（但し、０質量％を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有し、かつ下記式（２）の関係を満足するものであってもよい。
［Ｘ］＝（［Ｔｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｚｒ］）×［Ｏ］×１００００≦１０．０      （２）
（但し、［Ｔｉ］、［Ａｌ］、［Ｚｒ］、および［Ｏ］は、それぞれＴｉ、Ａｌ、ＺｒおよびＯの含有量（質量％）を示す。）
【００１４】
また、本発明のＴＩＧ溶接用溶加材は、Ｃｕ：０．５０質量％以下（但し、０質量％を含む）をさらに含有してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＴＩＧ溶接用溶加材は、単層溶接における遅れ割れの要因となる溶接金属の過剰硬度を抑制するとともに、多層溶接において４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として求められる溶接継手性能（強度、靱性等）を満足する。したがって、本発明のＴＩＧ溶接用溶加材は、特に、４００ＭＰａ級鋼のＴＩＧ溶接材料として有用に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は多層溶接（全溶着金属）に使用した母材の形状を示す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】図２は単層すみ肉溶接の状態を表す説明図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本実施形態のＴＩＧ溶接用溶加材（以下において、単に「溶加材」ともいう）は、Ｃ：０．０２〜０．０６質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．８５質量％、及びＭｎ：０．７０〜１．４０質量％を含有し、Ｎｉ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｃｒ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｍｏ：０．１０質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｖ：０．０５質量％以下（但し、０質量％を含む）、Ｐ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、Ｓ：０．０３０質量％以下（但し、０質量％を含まない）、及びＮ：０．０１００質量％以下（但し、０質量％を含まない）にそれぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑが０．１５〜０．３５の範囲内である。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｍｎ］／６＋［Ｎｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１４      （１）
（但し、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］および［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＶの含有量（質量％）を示す。）
【００１９】
以下において、本実施形態の溶加材の化学組成等の限定理由について説明する。なお、以下において、組成の説明における百分率（％）は、特にことわりが無い限り、全て質量を基準とした百分率（質量％）を表すものとする。また、本明細書において、質量％は重量％と同じであるとする。
【００２０】
（Ｃ：０．０２〜０．０６％）
Ｃは、溶接金属に固溶することにより、強度及び硬度を向上させる効果を有する元素である。溶加材中のＣ含有量が０．０２％以上であると、強度の向上効果が十分に発揮され、４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として適切な溶接金属の強度を確保することが可能となる。また、溶加材中のＣ含有量が０．０６％以下であると、硬度が高くなりすぎず、過剰硬度に由来した遅れ割れを防止することができる。
Ｃ含有量は、好ましくは０．０３％以上である。また、Ｃ含有量は、好ましくは０．０５％以下である。
【００２１】
（Ｓｉ：０．３０〜０．８５％）
Ｓｉは、溶接金属に固溶することにより、強度及び硬度を向上させる効果を有する元素である。また、Ｓｉは、ビード止端部の馴染みを向上させる効果も有する。溶加材中のＳｉ含有量が０．３０％以上であると、強度の向上効果が十分に発揮され、４００ＭＰａ鋼の溶接材料として適切な強度とすることができるとともに、ビード止端部の馴染みを良好とすることができる。また、溶加材中のＳｉ含有量が０．８５％以下であると、硬度が高くなりすぎず、過剰硬度に由来する遅れ割れを防止することができる。
Ｓｉ含有量は、好ましくは０．４０％以上であり、より好ましくは０．５０％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．７０％以下である。
【００２２】
（Ｍｎ：０．７０〜１．４０％）
Ｍｎは、溶接金属に固溶することにより、強度及び硬度を向上させる効果を有する元素である。また、Ｍｎは、靱性を向上させる効果も有する。溶加材中のＭｎ含有量が０．７０％以上であると、強度の向上効果が十分に発揮され、４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として適切な強度とすることができるとともに、優れた靱性を得ることができる。また、溶加材中のＭｎ含有量が１．４０％以下であると、硬度が高くなりすぎず、過剰硬度に由来する遅れ割れを防止することができる。
Ｍｎ含有量は、好ましくは０．８０％以上であり、より好ましくは１．００％以上である。また、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．３０％以下であり、より好ましくは１．２５％以下である。
【００２３】
（Ｎｉ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、Ｃｒ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、Ｍｏ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、及びＶ：０．０５％以下（但し、０％を含む））
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶは、硬度を向上させる効果を有する元素であるが、過剰に含有すると硬度が高くなりすぎ、過剰硬度に由来する遅れ割れが発生する恐れがある。
したがって、これら元素は溶加材中に含有されてもよく、あるいは、含有されなくてもよいが、含有される場合であっても、溶加材中のそれぞれの含有量は、Ｎｉであれば０．１０％以下、Ｃｒであれば０．１０％以下、Ｍｏであれば０．１０％以下、また、Ｖであれば０．０５％以下に、それぞれ規制する。
なお、Ｎｉ含有量は、好ましくは０．０５％以下に規制する。
また、Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０５％以下に規制する。
また、Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０５％以下に規制する。
また、Ｖ含有量は、好ましくは０．０２％以下に規制する。
【００２４】
（炭素当量Ｃｅｑ：０．１５〜０．３５）
本実施形態の溶加材は、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑが０．１５〜０．３５の範囲内である。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｍｎ］／６＋［Ｎｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１４      （１）
（但し、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］および［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＶの含有量（質量％）を示す。）
【００２５】
当該炭素当量Ｃｅｑが０．１５以上であると、適切な強度向上効果が得られ、４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として適切な強度とすることができる。また、炭素当量Ｃｅｑが０．３５以下であると、硬度が高くなりすぎず、過剰硬度に由来する遅れ割れを防止することができる。
当該炭素当量Ｃｅｑは、好ましくは０．２０以上である。また、当該炭素当量Ｃｅｑは、好ましくは０．３３以下である。
【００２６】
（Ｐ：０．０３０％以下（但し、０％を含まない）、及びＳ：０．０３０％以下（但し、０％を含まない））
Ｐ及びＳは溶加材中に不可避的に存在する元素であるが、高温割れ感受性を増大させ、また、靱性を低下させる効果を有する。したがって、溶加材中のＰ含有量は０．０３０％以下に、また、Ｓ含有量は０．０３０％以下に、それぞれ規制する。Ｐ含有量は、好ましくは０．０２５％以下に規制する。また、Ｓ含有量は、好ましくは０．０２５％以下に規制する。なお、Ｐ及びＳの含有量は、それぞれ極力小さい方が好ましいが、溶加材がこれら元素を全く含有しないようにすることは通常困難である。したがって、Ｐ及びＳの含有量の下限値を規定するとすれば、例えば０％超である。
【００２７】
（Ｎ：０．０１００％以下（但し、０％を含まない））
Ｎは溶加材中に不可避的に存在する元素であるが、靱性を低下させる効果を有する。したがって、溶加材中のＮ含有量は０．０１００％以下に規制する。Ｎ含有量は、好ましくは０．００７０％以下に規制する。なお、Ｎ含有量は、極力小さい方が好ましいが、溶加材がＮを全く含有しないようにすることは通常困難である。したがって、Ｎ含有量の下限値を規定するとすれば、例えば０％超である。
【００２８】
また、本実施形態の溶加材は、上述した各元素に加えて、所定の含有量以下であれば、以下の元素をさらに含有していてもよい。
【００２９】
（Ａｌ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、Ｔｉ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、Ｚｒ：０．１０％以下（但し、０％を含む）、及びＯ：０．０１００％以下（但し、０％を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種）
Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒは、固溶及び析出等により溶接金属の強度を上昇させる効果を有する元素であるが、一方で、Ｏと結合して溶接金属内に酸化物を形成し、伸びと靱性を低下させる元素でもある。また、これらは溶接金属外に排出されるとスラグを形成し、スラグ巻込み等の溶接欠陥となり、更にビード外観を阻害する要因となる。また、Ｏは溶加材中に不可避的に存在する元素であるが、Ｏが多く存在すると、上記した効果が助長される。
したがって、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒは溶加材中に含有させてもよく、あるいは、含有させなくてもよいが、含有させる場合であっても、溶加材中のそれぞれの含有量は、Ａｌであれば０．１０％以下、Ｔｉであれば０．１０％以下、また、Ｚｒであれば０．１０％以下とする。
Ａｌ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。また、Ａｌ含有量は、好ましくは０．０１％以下である。
Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。また、Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０１％以下である。
Ｚｒ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。また、Ｚｒ含有量は、好ましくは０．０１％以下である。
また、Ｏの含有量は、０．０１００％以下、好ましくは０．００７０％以下とする。なお、Ｏの含有量は、極力小さい方が好ましいが、溶加材がＯを全く含有しないようにすることは通常困難である。したがって、Ｏ含有量の下限値を規定するとすれば、例えば０％超である。
【００３０】
（［Ｘ］≦１０．０）
また、本実施形態の溶加材がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＯの少なくとも１種を上記範囲内で含有する場合においては、下記式（２）の関係を満足することが好ましい。
［Ｘ］＝（［Ｔｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｚｒ］）×［Ｏ］×１００００≦１０．０      （２）
（但し、［Ｔｉ］、［Ａｌ］、［Ｚｒ］、および［Ｏ］は、それぞれＴｉ、Ａｌ、ＺｒおよびＯの含有量（質量％）を示す。）
【００３１】
上記式（２）で表される［Ｘ］が１０．０以下であると、スラグの形成量を良好に抑制することができ、スラグ巻込み等の溶接欠陥を防止でき、外観性に優れたビードを得ることができる。
【００３２】
（Ｃｕ：０．５０％以下）
Ｃｕは、強度を向上させる効果を有する元素であるが、過剰に添加すると強度が高くなりすぎ、また、高温割れ感受性が増大する。したがって、Ｃｕは溶加材中に含有させてもよく、あるいは、含有させなくてもよいが、含有させる場合であっても、溶加材中のＣｕ含有量は、０．５０％以下とする。
Ｃｕ含有量は、好ましくは０．３５％以上である。なお、本実施形態の溶加材には、所望によりＣｕめっきを施す場合がある。ここで、本明細書においては、溶加材にＣｕめっきを施した場合におけるＣｕ含有量とは、溶加材とＣｕめっき膜とを合わせた全体に対する、溶加材とＣｕめっき膜中のＣｕ含有量を意味するものとする。
【００３３】
なお、本実施形態の溶加材における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。前記元素以外の不可避的不純物としては、Ｎｂ、Ｓｎ及びＢ等の元素が存在する。これらの元素は固溶及び析出等により溶接金属の強度を上昇させると共に、高温割れ感受性を増大させるものであるので、できるだけ低減することが好ましいが、各元素の含有量が０．１％までの範囲であれば、含有が許容される。
【００３４】
本実施形態の溶加材の形態としては、例えば、溶接棒やワイヤ等が挙げられる。なお、本実施形態においては、溶加材表面のＣｕめっきの有無、粒界酸化等の表面形態及び表面塗布油の性状等は、特に制限されない。更に、本実施形態においては、ワイヤの巻形状についても特に限定されるものではなく、例えばスプール巻きワイヤ、パック入りワイヤ等を使用することができる。
【００３５】
なお、本実施形態の溶加材を製造するにあたっては、溶加材の製造方法として従来公知の種々の方法を、特に制限なく適用することができる。
【００３６】
本実施形態の溶加材は、単層溶接における遅れ割れの要因となる溶接金属の過剰硬度を抑制するとともに、多層溶接において４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として求められる溶接継手性能（強度、靱性等）を満足する。したがって、本実施形態の溶加材は、特に、４００ＭＰａ級鋼のＴＩＧ溶接材料として有用に用いられる。なお、本実施形態の溶加材は、４００ＭＰａ級鋼以外の各種鋼のＴＩＧ溶接材料としても適宜使用可能である。また、本実施形態の溶加材は、ＴＩＧ溶接以外の各種溶接手法にも、適宜応用可能である。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（全溶接金属引張試験、シャルピー衝撃試験及びスラグ量評価）
図１は多層溶接（全溶着金属）に使用した母材の形状を示す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。図１に示すように、先ず、端面に傾斜した切欠きを有するＪＩＳ  Ｇ３１０６  ＳＭ４００Ｂ鋼板１を２枚準備して、その傾斜面１ａ同士を対向させ傾斜面１ａの先端を１０ｍｍ離間させた状態で２枚の鋼板１を配置することにより、２枚の鋼板１間に４５゜の開先角度を有する開先２を形成した。次に、開先２の裏面側にＪＩＳ  Ｇ３１０６  ＳＭ４００Ｂからなる裏当て材３を配置した後、開先２に対して、表３及び表４に示される種々の組成を有する溶加材（ワイヤ）を使用して、下記表１に示す溶接条件で多層溶接（全溶着金属）を実施した。なお、本試験においては、鋼板１の板厚を１６ｍｍとし、鋼板１の傾斜面１ａに平行な方向の長さを３００ｍｍ、傾斜面１ａに直交する方向の長さを１２５ｍｍとした。また、裏当て材３の板厚を６ｍｍとした。なお、表３及び表４における「−」はその成分量が検出限界未満であったことを示す。また、組成の残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００３９】
次に、得られた溶接金属について、下記表２に示す条件で、全溶接金属の引張試験を実施することにより、引張強度（ＭＰａ）、０．２％耐力（ＭＰａ）及び伸び（％）を測定し、評価した。これらの結果を表５及び表６に示す。
ここで、引張強度については、４３０〜６００ＭＰａの範囲にある場合を良好と判断し、それ以外の場合を不良として評価した。
０．２％耐力については、３３０ＭＰａ以上の場合を良好、３３０ＭＰａ未満の場合を不良として評価した。
伸びについては、２０％以上の場合を良好、２０％未満の場合を不良として評価した。
【００４０】
また、得られた溶接金属について、下記表２に示す条件でシャルピー衝撃試験を実施することにより、吸収エネルギー（Ｊ）を測定し、評価した。この結果を表５及び表６に示す。ここで、吸収エネルギーが１００Ｊ以上の場合を良好、１００Ｊ未満の場合を不良として評価した。
【００４１】
また、得られた溶接金属について、スラグ量を目視により評価した。この結果を表５及び表６に示す。ここで、スラグ量が少なく外観に優れると評価される場合を良好（○）、スラグ量が多く外観に劣り、且つ、超音波探傷にてスラグ巻込み等の融合不良（溶接欠陥）が生じた場合を不良（×）として評価した。
【００４２】
（ビッカース硬さ試験）
図２は単層すみ肉溶接の状態を表す説明図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は断面図である。図２に示すように、鋼板４としての、幅１５０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×板厚５０ｍｍのＪＩＳ  Ｇ３１０６  ＳＭ４００Ｂ鋼板、及び、鋼板５としての、幅７０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×板厚６ｍｍのＪＩＳ  Ｇ３１０６  ＳＭ４００Ｂ鋼板を用意した。これら下板及び立板に対して、表３及び表４に示される種々の組成を有する溶加材（ワイヤ）を使用して、下記表１に示す溶接条件で単層すみ肉溶接部６を作製した。
【００４３】
次に、得られた溶接金属について、下記表２に示す条件で、溶接金属の断面中央部のビッカース硬さ試験を実施することにより、ビッカース硬さＨＶを測定し、評価した。この結果を表５及び表６に示す。ここで、ビッカース硬さがＨＶ３５０以下の場合を良好とし、ＨＶ３５０を超える場合を不良（×）として評価した。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
2018144060.tif 000003
【００４６】
【表３】
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【００４７】
【表４】
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【００４８】
【表５】
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【００４９】
【表６】
2018144060.tif 000007
【００５０】
実験例１〜１１は実施例であり、実験例１２〜２５は比較例である。
表３〜６に示されるように、実験例１〜１１の各溶加材は、適切な化学組成を有しているため、全溶接金属の引張試験における引張強度が４３０〜６００ＭＰａの範囲になると共に、０．２％耐力が３３０ＭＰａ以上、伸びが２０％以上の良好な機械的性能が得られた。更に、単層すみ肉溶接金属のビッカース硬さもＨＶ３５０以下となり、良好であった。したがって、実験例１〜１１の各溶加材は、単層溶接における遅れ割れの要因となる溶接金属の過剰硬度を抑制するとともに、多層溶接において４００ＭＰａ級鋼の溶接材料として求められる溶接継手性能（強度、靱性等）を満足するものであった。
なお、実験例４及び９は［Ｘ］がそれぞれ１２．７及び１１．９と大きいため、スラグ発生量が多く、外観には劣るものであった。
【００５１】
一方、実験例１２は、Ｍｎ含有量が本発明規定の範囲より小さく、また、Ｃｅｑが本発明規定の範囲より小さい。そのため、全溶着金属の０．２％耐力および引張強度が不足し、評価結果が不良であった。
実験例１３は、Ｓｉ含有量が本発明規定の範囲より小さい。そのため、全溶着金属の引張強度が不足し、評価結果が不良であった。
実験例１４は、Ｃ含有量及びＭｎ含有量が本発明規定の範囲より小さく、また、Ｃｅｑが本発明規定の範囲より小さい。そのため、全溶着金属の０．２％耐力および引張強度が不足し、評価結果が不良であった。
【００５２】
実験例１５は、Ｃ含有量、Ｓｉ含有量、Ｍｎ含有量及びＭｏ含有量が本発明規定の範囲より大きく、また、Ｃｅｑが本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度が高く、評価結果が不良であり、またビッカース硬さもＨＶ３５０を超過し、評価結果も不良であった。
実験例１６は、Ｓｉ含有量及びＭｎ含有量が本発明規定の範囲より大きく、また、Ｃｅｑが本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度が高く、評価結果が不良であり、またビッカース硬さもＨＶ３５０を超過し、評価結果も不良であった。
実験例１７は、Ｃ含有量が本発明規定の範囲より大きく、また、Ｃｅｑが本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度が高く、評価結果が不良であり、またビッカース硬さもＨＶ３５０を超過し、評価結果も不良であった。
【００５３】
実験例１８は、Ｎ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の吸収エネルギーが不足し、評価結果が不良であった。
【００５４】
実験例１９は、Ｓｉ含有量が本発明規定の範囲より小さく、また、Ｓ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度および吸収エネルギーが不足し、評価結果が不良であった。
【００５５】
実験例２０は、Ｍｎ含有量が本発明規定の範囲より小さく、また、Ｎｉ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度および０．２％耐力が不足し、評価結果が不良であった。
【００５６】
実験例２１は、Ｃｒ含有量が本発明規定の範囲より大きく、また、Ｃｅｑも本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度およびビッカース硬さが高く、評価結果が不良であった。
実験例２２は、Ｍｏ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度およびビッカース硬さが高く、評価結果が不良であった。
実験例２３は、Ｃｒ含有量、Ｖ含有量およびＮ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の吸収エネルギーが不足し、且つ、ビッカース硬さが高く、評価結果が不良であった。
【００５７】
実験例２４は、Ｃ含有量が本発明規定の範囲より大きく、また、Ｃｅｑも本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の引張強度およびビッカース硬さが高く、評価結果が不良であった。
【００５８】
実験例２５は、Ｐ含有量が本発明規定の範囲より大きい。そのため、全溶着金属の吸収エネルギーが不足し、評価結果が不良であった。また、スラグ発生量が多く、外観に劣るものであった。
【符号の説明】
【００５９】
１    鋼板
１ａ  傾斜面
２    開先
３    裏当て材
４    下板
５    立板
６    溶接金属
【図１】
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【図２】
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