(57)【要約】【課題】低温用鋼をガスシールドアーク溶接して構造物を組み立てる際に、良好な低温靭性を有する溶接金属を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できるフラックス入りワイヤ、及びその溶接金属を提供すること。【解決手段】ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０３〜０．１２質量％、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％、Ｍｎ：１．０〜４．０質量％、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．５質量％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００８〜０．０１２質量％のうちの少なくとも１つ、及びＦｅ：８０質量％以上を含有し、（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０３〜０．１２質量％、
Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％、
Ｍｎ：１．０〜４．０質量％、
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．５質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、
Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００８〜０．０１２質量％のうちの少なくとも１つ、及び
Ｆｅ：８０質量％以上を含有し、
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、
Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ全質量あたり、
ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％、及び
Ａｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％
をさらに含有する請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
ワイヤ全質量あたり、
Ｃｕ：０．４０質量％以下、
Ｃｒ：１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．３５質量％以下、
Ｎｂ：０．０３０質量％以下、及び
Ｖ：０．０５０質量％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有する請求項１または２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項４】
ワイヤ全質量あたり、
Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項５】
ワイヤ全質量あたり、
Ｍｇ：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項６】
ワイヤ全質量あたり、
Ｆ：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項７】
Ｍｎ：１．１〜３．４質量％、及び
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％
を満足し、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００８〜０．０１２質量％の両方を含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項８】
Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、
Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、
Ｍｎ：０．８０〜３．００質量％、
Ｔｉ：０．０３０〜０．１００質量％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、
Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、
Ｎ：０超〜０．０１質量％、
Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、及び
Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００５〜０．００７０質量％のうちの少なくとも１つを含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３）を満足する
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．２０〜３．０                      （３）
溶接金属。
【請求項９】
Ｃｕ：０．４０質量％以下、
Ｃｒ：１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．３５質量％以下、
Ｎｂ：０．０２０質量％以下、及び
Ｖ：０．０５０質量％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有する請求項８に記載の溶接金属。
【請求項１０】
Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、
Ｍｎ：１．００〜２．４０質量％、及び
Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％
を満足し、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００５〜０．００７０質量％の両方を含有し、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、下記式（３’）を満足し、
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
請求項８又は９に記載の溶接金属。
【請求項１１】
ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、
Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．１０〜０．６０質量％、
Ｍｎ：１．５〜３．４質量％、
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、
Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％、及び
Ｆｅ：８０質量％以上を含有し、
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、かつ
Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１２】
ワイヤ全質量あたり、
ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％、及び
Ａｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％
をさらに含有する請求項１１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１３】
ワイヤ全質量あたり、
Ｃｕ：０．４０質量％以下、
Ｃｒ：１．０質量％以下、
Ｎｂ：０．０３０質量％以下、
Ｖ：０．０５０質量％以下、及び
Ｂ：０．０１０質量％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有する請求項１１または１２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１４】
ワイヤ全質量あたり、
Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１５】
ワイヤ全質量あたり、
Ｍｇ：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１６】
ワイヤ全質量あたり、
Ｆ：１．０質量％以下
をさらに含有する請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１７】
Ｃ：０．０５〜０．１２質量％、
Ｓｉ：０．０５〜０．４０質量％、
Ｍｎ：１．４〜２．４質量％、
Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、
Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、
Ｎ：０超〜０．０１質量％、
Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及び
Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３’）を満足し、
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
溶接金属。
【請求項１８】
Ｃｕ：０．４０質量％以下、
Ｃｒ：１．０質量％以下、
Ｎｂ：０．０２０質量％以下、
Ｖ：０．０５０質量％以下、及び
Ｂ：０．００５０質量％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有する請求項１７に記載の溶接金属。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な低温靭性を有する溶接金属を得ることのできるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及びその溶接金属に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー開発はより寒冷の地域及び海域へと展開されており、これらの寒冷地域及び寒冷海域の構造物には、低温用鋼が使用されるに至っている。しかしながら、これらの寒冷地域及び寒冷海域の構造物には、従来の低温靭性要求に加え、構造物の稼動地域及び海域における気象条件を加味した構造物設計が実施されるようになっており、より高靭性の鋼材が求められている。更には、溶接の高能率化及び脱技能化を目的として、この種の低温用鋼の溶接にフラックス入りワイヤの適用の要求が高まっている。
【０００３】
このような背景のもと、特許文献１には、溶接金属の化学成分及び固溶Ｔｉ量を制御することにより、低温における靭性を向上した技術が開示されている。特許文献１に記載された技術は、旧γ粒内におけるアシキュラーフェライトの生成に着目したものである。
【０００４】
また、特許文献２には、引張強度が６８０Ｎ／ｍｍ２級以上の高張力鋼用のガスシールアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。特許文献２に記載された技術は、ワイヤ全重量に対し、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏの含有量の適正範囲を規定し、Ｔａ添加量を規制することにより、小入熱から大入熱までの広い使用範囲において母材強度に相当した強度及び良好な靭性を確保し、更に作業能率向上のため、フラックス中の金属粉の重量比率を規定したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６３２８３号公報
【特許文献２】特開平３−２９４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、旧γ粒内におけるアシキュラーフェライトの生成を抑制することにより靭性を向上させているが、介在物への応力集中を緩和する観点や、溶接金属の脆性破面率を低減する観点については何ら着目されていない。このため、低温用鋼を溶接したときの溶接金属の靭性は、十分なものではなかった。
【０００７】
また、特許文献２では、介在物への応力集中を緩和する観点や、溶接金属の脆性破面率を低減する観点については何ら着目されていない。このため、低温用鋼を溶接したときの溶接金属の靭性は、十分なものではなかった。
【０００８】
また、溶接ワイヤにおける一般的な要求として、溶接作業性が良好であることが求められる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、低温用鋼をガスシールドアーク溶接して構造物を組み立てる際に、特に良好な低温靭性を有する溶接金属を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できるフラックス入りワイヤ、及びその溶接金属を提供することにある。また、その第２の目的は、低温用鋼をガスシールドアーク溶接して構造物を組み立てる際に、良好な低温靭性と高い強度を併せ持つ溶接金属を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できるフラックス入りワイヤ、及びその溶接金属を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述したように、特許文献１〜２では、脆性破面率について検討されていない。ここで、脆性破面率は、シャルピー衝撃試験において荷重が加わった際に生じる脆性破壊の割合を示したものである。脆性破壊が発生した部位では、破壊に至るまでに鋼材に吸収されるエネルギーが著しく小さくなり、容易に破壊が進行するようになるため、特に、低温での破壊を抑制するためには、汎用のシャルピー衝撃試験において低温での吸収エネルギーを改善するのみならず、脆性破面の出現を抑制することが、極めて重要な要件であると考えられる。
【００１１】
また、上述のように、エネルギー開発はより寒冷の地域及び海域へと展開されており、これらの寒冷地域及び寒冷海域の構造物としては低温靭性の改善が求められているが、特に、低温で使用する構造物としては、脆性破壊を伴う不安定破壊を回避して、低温環境下で使用される構造物の安全性をより一層高めることが重要である。ここで、フラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接によって形成された低合金鋼溶接金属には、多量の酸素が含有され、その大部分は溶接金属中で酸化物系介在物として存在する。溶接金属が破壊する際、酸化物系介在物の周囲に応力集中が起こるが、特に低温の環境では酸化物系介在物周囲への応力集中により脆性破壊が促進されると考えられる。そのため、低温で使用する構造物の安全性をより一層高めるためには、脆性破壊を回避する必要があり、酸化物系介在物への応力集中を緩和することが重要になると考えられる。
【００１２】
上記考察に基づき、本発明者らは、酸化物系介在物への応力集中を緩和する手法を検討した結果、酸化物系介在物に存在するガラス相を低減することが有効であることを新たに知見した。酸化物系介在物は、ガラス相の他、様々な結晶相からなる複合相である。ここで、ガラス相は溶接金属の母相に比べてヤング率が低く、母相に比べてヤング率の低いガラス相には応力集中しやすいため、酸化物系介在物にガラス相が多く存在する場合は脆性破壊が起こりやすくなる。
【００１３】
そこで、本発明者らは、脆性破壊を抑制するため、酸化物系介在物中のガラス相を低減するための手段を検討した。また、ガラス相はＳｉＯ２を主体としていることに着目し、溶接金属の酸化物系介在物中のＳｉＯ２を低減することについてさらに検討した。
そして、酸化物系介在物中のＳｉＯ２を低減するために、溶接ワイヤ中に含まれる脱酸元素（Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａ）とＳｉの比率を制御することを着想した。一方、溶接ワイヤ中のＳｉ源は、溶接作業性を確保する上で重要な役割を果たすため、溶接作業性の観点からは溶接ワイヤ中にある程度のＳｉ源が含有されていることが望ましい。そこで、本発明者らは、脆性破壊の抑制と溶接作業性を両立させる手法についてさらに鋭意検討を重ねた結果、溶接ワイヤ中のＣａ／Ｓｉの比率を制御することで、溶接金属の酸化物系介在物中のＣａＯ／ＳｉＯ２の比率が制御され、酸化物系介在物中のＳｉＯ２を主体とするガラス相を低減できることを見出した。そして、これらの知見に基づけば、溶接金属のシャルピー衝撃試験における低温での吸収エネルギーに加えて、低温での脆性破面率を改善でき、特に良好な低温靱性を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できることを見出した。また、所定量のＭｏをワイヤ中に含有させる場合には、良好な低温靭性と高い強度を併せ持つ溶接金属を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できることを見出した。
【００１４】
すなわち、上記第１の目的を達成しうるある実施形態（以下、第１の実施形態ともいう）は、ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０３〜０．１２質量％、
Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％、
Ｍｎ：１．０〜４．０質量％、
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．５質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、
Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００８〜０．０１２質量％のうちの少なくとも１つ、及び
Ｆｅ：８０質量％以上を含有し、
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、
Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【００１５】
上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％、及びＡｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％をさらに含有してもよい。
【００１６】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｃｕ：０．４０質量％以下、Ｃｒ：１．０質量％以下、Ｍｏ：０．３５質量％以下、Ｎｂ：０．０３０質量％以下、及びＶ：０．０５０質量％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有してもよい。
【００１７】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００１８】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｍｇ：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００１９】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｆ：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００２０】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの好ましい一態様は、
Ｍｎ：１．１〜３．４質量％、及び
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％
を満足し、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００８〜０．０１２質量％の両方を含有するものである。
【００２１】
また、本実施形態は、
Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、
Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、
Ｍｎ：０．８０〜３．００質量％、
Ｔｉ：０．０３０〜０．１００質量％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、
Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、
Ｎ：０超〜０．０１質量％、
Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、及び
Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００５〜０．００７０質量％のうちの少なくとも１つを含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３）を満足する
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．２０〜３．０                      （３）
溶接金属にも関する。
【００２２】
上記溶接金属は、Ｃｕ：０．４０質量％以下、Ｃｒ：１．０質量％以下、Ｍｏ：０．３５質量％以下、Ｎｂ：０．０２０質量％以下、及びＶ：０．０５０質量％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有してもよい。
【００２３】
また、上記溶接金属の好ましい一態様は、
Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、
Ｍｎ：１．００〜２．４０質量％、及び
Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％
を満足し、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００５〜０．００７０質量％の両方を含有し、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、下記式（３’）を満足し、
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
溶接金属である。
【００２４】
また、上記第２の目的を達成しうる他の実施形態（以下、第２の実施形態ともいう）は、ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、
Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．１０〜０．６０質量％、
Ｍｎ：１．５〜３．４質量％、
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、
Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％、及び
Ｆｅ：８０質量％以上を含有し、
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、かつ
Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【００２５】
上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％、及びＡｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％をさらに含有してもよい。
【００２６】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｃｕ：０．４０質量％以下、Ｃｒ：１．０質量％以下、Ｎｂ：０．０３０質量％以下、Ｖ：０．０５０質量％以下、及びＢ：０．０１０質量％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有してもよい。
【００２７】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００２８】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｍｇ：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００２９】
また、上記ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｆ：１．０質量％以下をさらに含有してもよい。
【００３０】
また、本実施形態は、
Ｃ：０．０５〜０．１２質量％、
Ｓｉ：０．０５〜０．４０質量％、
Ｍｎ：１．４〜２．４質量％、
Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、
Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、
Ｎ：０超〜０．０１質量％、
Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及び
Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３’）を満足し、
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
溶接金属にも関する。
【００３１】
上記溶接金属は、Ｃｕ：０．４０質量％以下、Ｃｒ：１．０質量％以下、Ｎｂ：０．０２０質量％以下、Ｖ：０．０５０質量％以下、及びＢ：０．００５０質量％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つをさらに含有してもよい。
【発明の効果】
【００３２】
溶接金属の組成及び酸化物系介在物の組成を制御することで、溶接金属として従来得られなかった低温靭性を得ることができる。また、フラックス入りワイヤの組成を適切にすることにより、上述の低温での靭性が優れた溶接金属を得ることができる。このため、低温環境下で使用される構造物の安全性をより一層高めることができる。また、低温靱性に優れるとともに、良好な溶接作業性を両立できる。さらには、所定量のＭｏをワイヤ中に含有させる場合には、良好な低温靭性と高い強度を併せ持つ溶接金属を得ることができるとともに、良好な溶接作業性を両立できる。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
［第１の実施形態］
＜ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ＞
本実施形態のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、単に「フラックス入りワイヤ」又は「ワイヤ」ともいう）は、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０３〜０．１２質量％、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％、Ｍｎ：１．０〜４．０質量％、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．５質量％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００８〜０．０１２質量％のうちの少なくとも１つ、及びＦｅ：８０質量％以上を含有し、（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するものである。
【００３５】
以下において、本実施形態のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに含有される各成分量の数値限定理由について説明する。なお、以下において、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ中の各成分量は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの全質量に対する含有量であり、すなわち、ワイヤ全質量あたりの含有量である。
また、本明細書において、質量を基準とする百分率（質量％）は、重量を基準とする百分率（重量％）と同義である。
【００３６】
（Ｃ：０．０３〜０．１２質量％）
Ｃは、溶接金属の強度を高めるのに有効な元素である。ただし、Ｃが過剰であると、強度が過大に上昇して靱性が劣化するおそれがある。一方、Ｃが少なすぎると、強度が不足するおそれがあるとともに、靭性に悪影響をおよぼす粗大な粒界フェライトが生成するようになる。
以上の観点から、ワイヤ中のＣ量は０．１２％以下であり、好ましくは０．０９％以下であり、より好ましくは０．０８％以下である。また、ワイヤ中のＣ量は０．０３％以上であり、好ましくは０．０４％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。
【００３７】
（Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％）
Ｓｉは、脱酸剤として作用する元素である。また、酸化物系介在物のガラス相の制御に重要である。ただし、Ｓｉが過剰であると、酸化物系介在物のガラス相が増加して靭性が低下するおそれがある。一方、Ｓｉが少なすぎると、脱酸不足によりブローホールが発生するおそれがある。また、溶接作業性が低下するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＳｉ量は、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量で、０．７０％以下であり、好ましくは０．６０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下である。また、ワイヤ中のＳｉ量は、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量で、０．２０％以上であり、好ましくは０．２５％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。
ここで、Ｓｉ源としては、ＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６等の他、カリガラス、ソーダガラス等も例示される。
【００３８】
（Ｍｎ：１．０〜４．０質量％）
Ｍｎは、脱酸剤として作用すると共に、強度および靭性に影響する元素である。ただし、Ｍｎが過剰であると、強度が過大となるとともに、焼入れ性が過大となり靭性が低下するおそれがある。一方、Ｍｎが少なすぎると、強度が不足するおそれがあるとともに、靭性に悪影響をおよぼす粗大な粒界フェライトが生成するようになる。
以上の観点から、ワイヤ中のＭｎ量は４．０％以下であり、好ましくは３．０％以下であり、より好ましくは２．７％以下である。また、ワイヤ中のＭｎ量は１．０％以上であり、好ましくは２．３％以上であり、より好ましくは２．６％以上である。
【００３９】
（Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．５質量％）
Ｔｉは、脱酸剤として作用する元素である。また、その酸化物系介在物がアシキュラーフェライトの核として作用する。ただし、Ｔｉが過剰であると、固溶Ｔｉが過多となり、強度が過大となるとともに、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ｔｉが少なすぎると、フェライトが粗大化して靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＴｉ量は、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量で、４．５％以下であり、好ましくは３．６％以下であり、より好ましくは３．２％以下である。また、ワイヤ中のＴｉ量は、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量で、２．４％以上であり、好ましくは２．６％以上であり、より好ましくは２．８％以上である。
ここで、Ｔｉ源としては、ＴｉＯ２等が挙げられる。
【００４０】
（Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％）
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素である。ただし、Ａｌが過剰であると、アシキュラーフェライトの核生成が妨げられ、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ａｌが少なすぎると、脱酸不足によりブローホールが発生するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＡｌ量は０．０５０％以下であり、好ましくは０．０４８％以下であり、より好ましくは０．０４５％以下である。また、ワイヤ中のＡｌ量は０．００５％以上であり、好ましくは０．００８％以上であり、より好ましくは０．０１５％以上である。
【００４１】
（Ｃａ：０．０３〜１．０質量％）
Ｃａは、脱酸剤として作用する元素である。ただし、Ｃａが過剰であると、アシキュラーフェライトの核生成が妨げられ、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ｃａが少なすぎると、溶接金属中の酸化物系介在物のガラス相が増加して靱性が低下するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＣａ量は０．０３％以上であり、より好ましくは０．０４％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。また、ワイヤ中のＣａ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．５％以下であり、さらに好ましくは０．３％以下である。
【００４２】
（Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００８〜０．０１２質量％のうちの少なくとも１つ）
Ｎｉは、溶接金属の靭性を向上する作用を有する元素である。また、アシキュラーフェライトと競合する粒界ベイナイト組織の形成を遅らせることで、アシキュラーフェライト生成を促進する作用も有する。ただし、Ｎｉが過剰であると、高温割れが発生するおそれがある。また、マルテンサイト生成量が増え、強度が上昇することで、シャルピー衝撃吸収エネルギーが低下するおそれがある。一方、Ｎｉが少なすぎると、靭性が劣化するおそれがある。
同様に、Ｂは、溶接金属の靭性を向上する作用を有する元素であり、靭性に悪影響をおよぼす粒界フェライトを抑制することで、低温での脆性破面率低減に寄与する。ただし、Ｂが過剰であると、高温割れが発生するおそれがある。一方、Ｂが少なすぎると、靭性が劣化するおそれがある。
本実施形態のワイヤは、Ｎｉ及びＢのうち少なくとも１種を特定の量範囲で含有する。
すなわち、Ｎｉを含有する場合、上記の観点から、ワイヤ中のＮｉ量は３．５０％以下であり、好ましくは３．００％以下であり、より好ましくは２．５０％以下である。また、ワイヤ中のＮｉ量は０．３０％以上であり、好ましくは０．５０％以上であり、さらに好ましくは１．５０％以上である。
また、Ｂを含有する場合、上記の観点から、ワイヤ中のＢ量は０．０１２％以下であり、好ましくは０．０１０％以下であり、より好ましくは０．００７％以下である。また、ワイヤ中のＢ量は０．０００８％以上であり、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
【００４３】
（（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２）
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉは、溶接金属の酸化物系介在物中のガラス相の量の指標となるパラメータである。酸化物系介在物中のガラス相はＳｉＯ２を主体とするため、溶接金属の酸化物系介在物中のＳｉＯ２を低減することにより、酸化物系介在物中のヤング率の低いガラス相の割合を抑制でき、脆性破壊の発生を抑制することができる。
この観点から、本実施形態では、ワイヤ中に含まれる脱酸元素（Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａ）の合計量とＳｉ量との比率（（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ）を１２以上とし、好ましくは１４以上、より好ましくは１６以上とする。一方、（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉの上限は特に限定されるものではないが、好ましくは２００以下であり、より好ましくは１５０以下である。
【００４４】
（Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５）
Ｃａ／Ｓｉは、溶接金属の酸化物系介在物中のガラス相の量の指標となるパラメータである。溶接ワイヤ中のＳｉ源は、溶接作業性を確保する上で重要な役割を果たすため、溶接作業性の観点からは溶接ワイヤ中にある程度のＳｉ源が含有されていることが望ましい。一方で、溶接金属における酸化物系介在物中にＳｉＯ２を主体とするガラス相が多く存在すると、脆性破壊が起こりやすくなる。そこで、本実施形態では、脱酸元素であるＣａに着目し、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉの比率を制御することで、溶接金属の酸化物系介在物中のＣａＯ／ＳｉＯ２の比率を制御し、酸化物系介在物中のＳｉＯ２を主体とするガラス相を低減する。
ここで、Ｃａ／Ｓｉが大きすぎると、アシキュラーフェライトの核生成が妨げられ、靭性が劣化するおそれがある。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｃａ／Ｓｉを０．３５以下、好ましくは０．２９以下、より好ましくは０．２５以下とする。一方、Ｃａ／Ｓｉが小さすぎると、溶接金属の酸化物系介在物中のガラス相の量が多くなり、靱性が劣化するおそれがある。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｃａ／Ｓｉを０．０７以上、好ましくは０．０９以上、より好ましくは０．１２以上とする。
【００４５】
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
本実施形態のフラックス入りワイヤの残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
残部のＦｅは、外皮を構成するＦｅ、フラックスに添付されている鉄粉、合金粉のＦｅが相当する。本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｆｅを８０質量％以上含有し、好ましくは８２質量％以上含有し、さらに好ましくは８４質量％以上含有する。
なお、Ｆｅの上限は特に限定されないが、他の成分組成との関係から、たとえば９６質量％以下とする。
残部の不可避的不純物とは、前記成分以外の成分（Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ等）や、後述する成分であって選択的に添加する成分（Ｎｂ、Ｖ等）等が不可避的に含まれるものも該当し、本発明の効果を妨げない範囲で含有することが許容される。なお、前述した各元素が酸化物や窒化物として添加された場合は、本実施形態のフラックス入りワイヤの残部には、ＯやＮも含まれる。
【００４６】
また、本実施形態のフラックス入りワイヤは、上述した各成分に加えて、さらに、下記の少なくとも１種の成分を所定量含有させてもよい。
【００４７】
（Ｃｕ：０．４０質量％以下）
Ｃｕは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｃｕが過剰になると、強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＣｕを含有させる場合、ワイヤ中のＣｕ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、ワイヤ中のＣｕ量は、好ましくは０．４０％以下であり、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下である。
【００４８】
（Ｃｒ：１．０質量％以下）
Ｃｒは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｃｒが過剰になると、強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＣｒを含有させる場合、ワイヤ中のＣｒ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、ワイヤ中のＣｒ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．８％以下であり、さらに好ましくは０．６％以下である。
【００４９】
（Ｍｏ：０．３５質量％以下）
Ｍｏは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｍｏが過剰になると、強度が過大となり、靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＭｏを含有させる場合、ワイヤ中のＭｏ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、ワイヤ中のＭｏ量は、好ましくは０．３５％以下であり、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下であり、よりさらに好ましくは０．２０％以下である。
【００５０】
（Ｎｂ：０．０３０質量％以下）
Ｎｂは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｎｂが過剰になると、強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＮｂを含有させる場合、ワイヤ中のＮｂ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、さらに好ましくは０．００８％以上である。また、ワイヤ中のＮｂ量は、好ましくは０．０３０％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
【００５１】
（Ｖ：０．０５０質量％以下）
Ｖは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｖが過剰になると、強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＶを含有させる場合、ワイヤ中のＶ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、さらに好ましくは０．００８％以上である。また、ワイヤ中のＶ量は、好ましくは０．０５０％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
【００５２】
（Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下）
Ｌｉ、ＮａおよびＫは、アーク安定性を向上させ、スパッタ発生量を低減させる効果を有する元素である。ただし、これら元素が過剰になると、ワイヤの耐吸湿性が劣化し、耐低温割れ性及び耐気孔性に問題が生じるおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＬｉ、ＮａおよびＫのうちの１種以上を含有させる場合、ワイヤ中のＬｉ、ＮａおよびＫの合計量は０％超であればよいが、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上であり、さらに好ましくは０．０２０％以上である。また、ワイヤ中のＬｉ、ＮａおよびＫの合計量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下であり、さらに好ましくは０．２０％以下である。
【００５３】
（Ｍｇ：１．０質量％以下）
Ｍｇは、アーク安定性を向上させ、スパッタを減少させる効果を有する元素である。ただし、Ｍｇが過剰になると、スパッタ発生量がかえって増加してしまう。
以上の観点から、ワイヤにＭｇを含有させる場合、ワイヤ中のＭｇ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０５０％以上であり、さらに好ましくは０．２０％以上である。また、ワイヤ中のＭｇ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．９０％以下であり、さらに好ましくは０．７０％以下である。
【００５４】
（Ｆ：１．０質量％以下）
Ｆは、アークの吹き付け力（集中性）を調整するため、及び、溶着金属中の拡散水素量を低減させるために、ワイヤ中に含有させてもよい。ただし、Ｆが過剰になると、ヒューム及びスパッタ発生量が増加するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＦを含有させる場合、ワイヤ中のＦ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１０％以上であり、より好ましくは０．０２５％以上であり、さらに好ましくは０．０５０％以上である。また、ワイヤ中のＦ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下であり、さらに好ましくは０．４０％以下である。
【００５５】
（ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％）
ＺｒＯ２は、ビードの平滑性を向上させる効果を有する成分である。ただし、ＺｒＯ２が過剰になると、立向姿勢でのビード形状が凸化するおそれがある。一方、ＺｒＯ２が少なすぎると、ビードの平滑性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＺｒＯ２を含有させる場合、ワイヤ中のＺｒＯ２量は、好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。また、ワイヤ中のＺｒＯ２量は、好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．４５％以下である。
【００５６】
（Ａｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％）
Ａｌ２Ｏ３は、ビードの平滑性を向上させる効果を有する成分である。ただし、Ａｌ２Ｏ３が過剰になると、ビードなじみ性が劣化し、また、スパッタが発生するおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３が少なすぎると、ビードの平滑性が劣化するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤにＡｌ２Ｏ３を含有させる場合、ワイヤ中のＡｌ２Ｏ３量は、好ましくは０．０２％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。また、ワイヤ中のＡｌ２Ｏ３量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下である。
なお、Ａｌ２Ｏ３には、金属Ａｌは含まれないものとする。
【００５７】
また、本実施形態のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの好ましい一態様は、Ｍｎ：１．１〜３．４質量％、及びＴｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％を満足し、Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００８〜０．０１２質量％の両方を含有するものである。
【００５８】
すなわち、本好ましい一態様に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤとは、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０３〜０．１２質量％、
Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．２０〜０．７０質量％、
Ｍｎ：１．１〜３．４質量％、
Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、
Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、
Ｂ：０．０００８〜０．０１２質量％、及び
Ｆｅ：８０質量％以上を含有し、
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、
Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【００５９】
本態様のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、上述した理由により、溶接金属の酸化物系介在物中のヤング率の低いガラス相を低減できる。加えて、特定量のＮｉ及び特定量のＢの両方を含有し、またＭｎ量及びＴｉ量をそれぞれさらに特定範囲に制御することで、靱性に悪影響を及ぼす粗大な粒界フェライトの生成を抑制しつつ、アシキュラーフェライトと競合する粒界ベイナイトを抑制し、低温靭性の改善に有効な、介在物を起点として生成する微細アシキュラーフェライト（ＡＦ）組織を増加することができる。これにより、低温靱性をさらに改善することができる。
【００６０】
本実施形態のフラックス入りワイヤは、典型的には鋼製外皮にフラックスを充填したものである。詳細には、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、筒状を呈するステンレス鋼または軟鋼製の外皮とその外皮の内部（内側）に充填されるフラックスからなる。
なお、フラックス入りワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、フラックス入りワイヤは、ワイヤ表面（外皮の外側）にメッキ等が施されていても施されていなくてもよい。
【００６１】
つづいて、本実施形態のフラックス入りワイヤの製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態のフラックス入りワイヤを製造する際は、先ず、鋼製外皮内にフラックスを充填する。その際、外皮には、伸線加工性が良好な軟鋼や低合金鋼を使用することが好ましい。また、フラックスの組成及び充填率は、ワイヤ全体の組成が前述した範囲になるよう外皮の組成や厚さなどに応じて適宜調整することができる。
次に、外皮内にフラックスが充填されたワイヤを、孔ダイスやローラダイスを用いて伸線することにより縮径し、所定の外径を有するフラックス入りワイヤを得る。
【００６２】
本実施形態のフラックス入りワイヤの外径は、特に限定されるものではないが、ワイヤの生産性の観点から、好ましくは１．０〜２．０ｍｍであり、より好ましくは１．２〜１．６ｍｍである。
また、フラックス充填率は、ワイヤ中の各成分が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性など）の観点から、ワイヤ全質量の１０〜２５質量％であることが好ましく、１３〜１６質量％であることがより好ましい。なお、このフラックス充填率は、外皮内に充填されるフラックスの質量を、ワイヤ（外皮＋フラックス）の全質量に対する割合で規定したものである。
【００６３】
＜溶接金属＞
また、本実施形態の溶接金属（低合金鋼溶接金属）は、Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．８０〜３．００質量％、Ｔｉ：０．０３０〜０．１００質量％、Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、Ｎ：０超〜０．０１質量％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００５〜０．００７０質量％のうちの少なくとも１つを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３）を満足するものである。
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．２０〜３．０                      （３）
【００６４】
本実施形態の溶接金属は、たとえば上述したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接により得られる、低温靱性に優れた溶接金属である。
【００６５】
以下において、本実施形態の溶接金属に含有される各成分量の数値限定理由について説明する。なお、溶接金属中の各成分量は、溶接金属の全質量に対する含有量であり、すなわち、溶接金属全質量あたりの含有量である。
【００６６】
（Ｃ：０．０４〜０．１２質量％）
溶接金属中のＣ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＣ量は０．１２％以下であり、好ましくは０．１０％以下であり、より好ましくは０．０８％以下である。また、溶接金属中のＣ量は０．０４％以上であり、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．０６％以上である。
【００６７】
（Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％）
溶接金属中のＳｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＳｉ量は０．５０％以下であり、好ましくは０．４０％以下であり、より好ましくは０．３５％以下であり、さらに好ましくは０．３０％以下である。また、溶接金属中のＳｉ量は０．１０％以上であり、好ましくは０．１５％以上であり、より好ましくは０．２０％以上である。
【００６８】
（Ｍｎ：０．８０〜３．００質量％）
溶接金属中のＭｎ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｎ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＭｎ量は３．００％以下であり、好ましくは２．５０％以下であり、より好ましくは１．９０％以下である。また、溶接金属中のＭｎ量は０．８０％以上であり、好ましくは１．２０％以上であり、より好ましくは１．５０％以上である。
【００６９】
（Ｔｉ：０．０３０〜０．１００質量％）
溶接金属中のＴｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＴｉ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＴｉ量は０．１００％以下であり、好ましくは０．０８０％以下であり、より好ましくは０．０７０％以下である。また、溶接金属中のＴｉ量は０．０３０％以上であり、好ましくは０．０４０％以上であり、より好ましくは０．０５０％以上である。
【００７０】
（Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％）
溶接金属中のＡｌ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＡｌ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＡｌ量は０．０１０％以下であり、好ましくは０．００８％以下であり、より好ましくは０．００６％以下である。また、溶接金属中のＡｌ量は０．００２％以上であり、好ましくは０．００３％以上であり、より好ましくは０．００４％以上である。
【００７１】
（Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％）
溶接金属中のＣａ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣａ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＣａ量は０．０１％以下であり、好ましくは０．００５％以下であり、より好ましくは０．００３％以下である。また、溶接金属中のＣａ量は０．０００３％以上であり、好ましくは０．０００４％以上であり、より好ましくは０．０００５％以上である。
【００７２】
（Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％）
Ｏは、溶接作業性を確保するスラグ形成に寄与する元素である。Ｏが過剰であると、酸化物系介在物が増加し、靭性が劣化するおそれがある。また、Ｏが少なすぎると、溶接作業性が著しく劣化するおそれがある。
以上の観点から、溶接金属中のＯ量は０．０７０％以下であり、好ましくは０．０６０％以下であり、より好ましくは０．０５５％以下である。また、溶接金属中のＯ量は０．０３０％以上であり、好ましくは０．０３５％以上であり、より好ましくは０．０４０％以上である。
【００７３】
（Ｎ：０超〜０．０１質量％）
Ｎは、過剰に含有させると強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがあるが、工業的には０％に抑制することは困難である。
したがって、溶接金属中のＮ量は、０超〜０．０１％に制御する。Ｎ量は、好ましくは０．００７％以下であり、より好ましくは０．００６％以下である。
【００７４】
（Ｎｉ：０．３０〜３．５０質量％およびＢ：０．０００５〜０．００７０質量％のうちの少なくとも１つ）
溶接金属中のＮｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮｉ量の数値限定理由と同様である。
また、溶接金属中のＢ量の数値限定理由も、上述したワイヤ中のＢ量の数値限定理由と同様である。
本実施形態の溶接金属は、Ｎｉ及びＢのうち少なくとも１種を特定の量範囲で含有する。
溶接金属にＮｉが含有される場合、溶接金属中のＮｉ量は３．５０％以下であり、好ましくは３．００％以下であり、より好ましくは２．７０％以下である。また、ワイヤ中のＮｉ量は０．３０％以上であり、好ましくは１．００％以上であり、より好ましくは２．００％以上である。
また、溶接金属にＢが含有される場合、溶接金属中のＢ量は０．００７０％以下であり、好ましくは０．００５０％以下であり、より好ましくは０．００３０％以下である。また、ワイヤ中のＢ量は０．０００５％以上であり、好ましくは０．０００８％以上であり、より好ましくは０．００１０％以上である。
【００７５】
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
本実施形態の溶接金属の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
残部のＦｅは、たとえば９０質量％以上であり、好ましくは９０．５質量％以上であり、さらに好ましくは９１質量％以上である。
なお、Ｆｅの上限は特に限定されないが、他の成分組成との関係から、たとえば９８．７質量％以下とする。
残部の不可避的不純物とは、前記成分以外の成分（Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ等）や、後述する成分であって選択的に含有されうる成分（Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ等）等が不可避的に含まれるものも該当し、本発明の効果を妨げない範囲で含有することが許容される。
【００７６】
また、本実施形態の溶接金属において、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３）を満足する。
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．２０〜３．０                      （３）
【００７７】
（Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％）
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯは酸化物系介在物の組成を示すパラメータであり、７０％未満では、介在物を起点とする微細アシキュラーフェライト組織が減少し、低温靭性が低下するおそれがある。
したがって、本実施形態の溶接金属では、酸化物系介在物の平均組成が、質量％で、Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯが７０％以上、好ましくは７５％以上、より好ましくは８０％以上を満足するように制御する。
【００７８】
（（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２は、酸化物系介在物中のガラス相量の指標となるパラメータであり、５未満では、ガラス相量が増加して靭性が劣化するおそれがある。
したがって、本実施形態の溶接金属では、酸化物系介在物の平均組成が、（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上を満足するように制御する。
【００７９】
（ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．２０〜３．０）
ＣａＯ／ＳｉＯ２は、溶接金属の酸化物系介在物中のガラス相の量の指標となるパラメータである。
ここで、ＣａＯ／ＳｉＯ２が大きすぎると、介在物を起点とするアシキュラーフェライトの生成が減少し、低温靱性が劣化するおそれがある。この観点から、本実施形態の溶接金属においては、ＣａＯ／ＳｉＯ２は３．０以下、好ましくは２．８以下、より好ましくは２．６以下である。一方、ＣａＯ／ＳｉＯ２が小さすぎると、介在物中のガラス相が増加し、低温靱性を確保できなくなるおそれがある。この観点から、本実施形態の溶接金属においては、ＣａＯ／ＳｉＯ２は０．２０以上であり、より好ましくは０．５０以上であり、さらに好ましくは０．６０以上である。
【００８０】
なお、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成は、電子線マイクロプローブＸ線分析（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＥＰＭＡ）法により測定することができる。また、該酸化物系介在物は、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯを含有し、残部成分は不可避的酸化物と不可避的フッ化物である。不可避的酸化物とは、溶接等で不可避的に含まれる酸化物であり、例えば、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３が挙げられる。また、不可避的フッ化物としては、ＣａＦ２があげられる。不可避的酸化物や不可避的フッ化物は、前記特性に悪影響を及ぼさず、所望の特性が得られる限度において含まれてもよい。前記酸化物系介在物の全質量に対する不可避的酸化物や不可避的フッ化物の合計質量百分率は、おおむね、３０％未満であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましい。又、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＦ２は、それぞれ、前記酸化物系介在物の全質量に対する質量百分率が１０％未満の範囲で、含有することができる。
【００８１】
なお、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物が上記要件（１）〜（３）を満足するためには、使用するワイヤの組成、母材の組成、各種溶接条件等を適宜調整すればよい。
【００８２】
また、本実施形態の溶接金属には、上述した各成分に加えて、さらに、下記の少なくとも１種の成分が所定量含有されてもよい。
【００８３】
（Ｃｕ：０．４０質量％以下）
溶接金属中のＣｕ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｕ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＣｕが含有される場合、溶接金属中のＣｕ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、溶接金属中のＣｕ量は、好ましくは０．４０％以下であり、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下である。
【００８４】
（Ｃｒ：１．０質量％以下）
溶接金属中のＣｒ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｒ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＣｒが含有される場合、溶接金属中のＣｒ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、溶接金属中のＣｒ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．８％以下であり、さらに好ましくは０．６％以下である。
【００８５】
（Ｍｏ：０．３５質量％以下）
溶接金属中のＭｏ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｏ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＭｏが含有される場合、溶接金属中のＭｏ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。また、溶接金属中のＭｏ量は、好ましくは０．３５％以下であり、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下であり、よりさらに好ましくは０．２０％以下である。
【００８６】
（Ｎｂ：０．０２０質量％以下）
溶接金属中のＮｂ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮｂ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＮｂが含有される場合、溶接金属中のＮｂ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、さらに好ましくは０．００８％以上である。また、溶接金属中のＮｂ量は、好ましくは０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１５％以下であり、さらに好ましくは０．０１２％以下である。
【００８７】
（Ｖ：０．０５０質量％以下）
溶接金属中のＶ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＶ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＶが含有される場合、溶接金属中のＶ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、さらに好ましくは０．００８％以上である。また、溶接金属中のＶ量は、好ましくは０．０５０％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
【００８８】
また、上記溶接金属の好ましい一態様は、Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、Ｍｎ：１．００〜２．４０質量％、及びＴｉ：０．０３０〜０．０９０質量％を満足し、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００５〜０．００７０質量％の両方を含有し、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、下記式（３’）を満足し、
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である溶接金属である。
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
【００８９】
すなわち、本好ましい一態様に係る溶接金属とは、
Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、
Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、
Ｍｎ：１．００〜２．４０質量％、
Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、
Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、
Ｎ：０超〜０．０１質量％、
Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、
Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及び
Ｂ：０．０００５〜０．００７０質量％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３’）を満足し、
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
溶接金属である。
【００９０】
本態様の溶接金属においては、上述した理由により、溶接金属の酸化物系介在物中のヤング率の低いガラス相が低減される。加えて、特定量のＮｉ及び特定量のＢの両方が含有され、またＳｉ量、Ｍｎ量及びＴｉ量がそれぞれさらに特定範囲にあることで、靱性に悪影響を及ぼす粗大な粒界フェライトの生成が抑制されつつ、アシキュラーフェライトと競合する粒界ベイナイトが抑制され、低温靭性の改善に有効な、介在物を起点として生成する微細アシキュラーフェライト（ＡＦ）組織が増加する。これにより、低温靱性がさらに改善される。
【００９１】
ここで、アシキュラーフェライト（ＡＦ）生成率（％）とは、（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００で規定される、低温靭性の改善に寄与する微細アシキュラーフェライト（ＡＦ）の生成能を示すパラメータである。
以上の観点から、本態様の溶接金属におけるアシキュラーフェライト生成率は、１５％以上、より好ましくは１８％以上、さらに好ましくは２０％以上である。
【００９２】
なお、アシキュラーフェライト生成率は、以下のようにして測定することができる。
まず、溶接金属を溶接方向に垂直な面で切断し、ナイタール（硝酸：エタノール=５：９５）腐食液でエッチングする。つづいて、最終パス原質部の１６５μｍ×２１９μｍの範囲を光学顕微鏡により４００倍で４視野撮影し、写りこんだ介在物粒子のうち、円相当径が１．５μｍ以上のものを選定する。そして、介在物粒子を起点に放射上に伸張した組織を、アシキュラーフェライトと定義し、下記式に基づきアシキュラーフェライト生成率（％）を測定する。
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
【００９３】
また、本実施形態の溶着金属は、ＪＩＳ  Ｚ２２０２に準拠した引張り試験による引張り強度が４９０ＭＰａ超であることが好ましく、６９０ＭＰａ超であることがより好ましく、７８０ＭＰａ超であることがさらに好ましい。
【００９４】
［第２の実施形態］
＜ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ＞
本実施形態のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、単に「フラックス入りワイヤ」又は「ワイヤ」ともいう）は、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０４〜０．１２質量％、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．１０〜０．６０質量％、Ｍｎ：１．５〜３．４質量％、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％、Ｃａ：０．０３〜１．０質量％、Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％、及びＦｅ：８０質量％以上を含有し、（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２を満足し、かつＣａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５を満足するものである。
【００９５】
以下において、本実施形態のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに含有される各成分量の数値限定理由について説明する。なお、以下において、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ中の各成分量は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの全質量に対する含有量であり、すなわち、ワイヤ全質量あたりの含有量である。
【００９６】
（Ｃ：０．０４〜０．１２質量％）
Ｃは、溶接金属の強度を高めるのに有効な元素である。ただし、Ｃが過剰であると、強度が過大に上昇して靱性が劣化するおそれがある。一方、Ｃが少なすぎると、強度が不足するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＣ量は０．１２％以下であり、好ましくは０．１０％以下であり、より好ましくは０．０８％以下である。また、ワイヤ中のＣ量は０．０５％以上であり、好ましくは０．０５５％以上である。
【００９７】
（Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量でのＳｉ：０．１０〜０．６０質量％）
Ｓｉは、溶接時の作業性を改善する元素である。ただし、Ｓｉが過剰であると、介在物のヤング率がマトリクスから懸隔したものとなり、介在物起点の脆性破壊が発生しやすくなる。一方、Ｓｉが少なすぎると、溶接作業性が低下するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＳｉ量は、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量で、０．６０％以下であり、好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．４５％以下である。また、ワイヤ中のＳｉ量は、Ｓｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量で、０．１０％以上であり、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。
ここで、Ｓｉ源としては、ＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６等の他、カリガラス、ソーダガラス等も例示される。
【００９８】
（Ｍｎ：１．５〜３．４質量％）
Ｍｎは、強度確保に必要な元素である。ただし、Ｍｎが過剰であると、強度が過大となり靭性が低下するおそれがある。一方、Ｍｎが少なすぎると、強度が不足するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＭｎ量は３．４％以下であり、好ましくは３．０％以下であり、より好ましくは２．９％以下である。また、ワイヤ中のＭｎ量は１．５％以上であり、好ましくは１．７％以上であり、より好ましくは２．０％以上である。
【００９９】
（Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％）
Ｔｉは、介在物を構成する元素である。ただし、Ｔｉが過剰であると、強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ｔｉが少なすぎると、介在物起点のアシキュラーフェライトの生成が低調となり、低温靱性が確保できなくなるおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＴｉ量は、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量で、４．０％以下であり、好ましくは３．８％以下であり、より好ましくは３．５％以下である。また、ワイヤ中のＴｉ量は、Ｔｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量で、２．４％以上であり、好ましくは２．５％以上であり、より好ましくは２．６％以上である。
ここで、Ｔｉ源としては、ＴｉＯ２等が挙げられる。
【０１００】
（Ａｌ：０．００５〜０．０５０質量％）
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素である。ただし、Ａｌが過剰であると、介在物起点のアシキュラーフェライトの生成が低調となり、低温靱性が確保できなくなるおそれがある。一方、Ａｌが少なすぎると、脱酸不足によりブローホールが発生するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＡｌ量は０．０５０％以下であり、好ましくは０．０４５％以下であり、より好ましくは０．０４２％以下である。また、ワイヤ中のＡｌ量は０．００５％以上であり、好ましくは０．００８％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。
【０１０１】
（Ｃａ：０．０３〜１．０質量％）
Ｃａは、強脱酸元素であり、溶接中にＳｉを還元することで、マトリクスに比べヤング率が低いガラス相介在物（Ｓｉ系）を低減し、靱性改善に寄与する。ただし、Ｃａが過剰であると、アシキュラーフェライトの生成量が低下し、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ｃａが少なすぎると、ガラス相介在物が増加して靱性が低下するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＣａ量は０．０３％以上であり、より好ましくは０．０４％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。また、ワイヤ中のＣａ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．５％以下であり、さらに好ましくは０．３％以下である。
【０１０２】
（Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％）
Ｎｉは、脆性破壊の抑制に必要な元素である。ただし、Ｎｉが過剰であると、マルテンサイト生成量が増え、強度が上昇することで、シャルピー衝撃吸収エネルギーが低下するおそれがある。一方、Ｎｉが少なすぎると、脆性破壊が生じるおそれがある。また、十分な強度も確保できなくなるおそれが生じる。
以上の観点から、ワイヤ中のＮｉ量は３．５０％以下であり、好ましくは３．００％以下であり、より好ましくは２．７０％以下である。また、ワイヤ中のＮｉ量は１．００％以上であり、好ましくは１．２０％以上であり、さらに好ましくは２．００％以上である。
【０１０３】
（Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％）
Ｍｏは、溶接金属の強度確保に有効な元素である。ただし、Ｍｏが過剰になると、強度が過大となり、靭性が劣化するおそれがある。一方、Ｍｏが少なすぎると、強度が不足するおそれがある。
以上の観点から、ワイヤ中のＭｏ量は０．３５％以上であり、より好ましくは０．４５％以上であり、さらに好ましくは０．５０％以上である。また、ワイヤ中のＭｏ量は、１．４０％以下であり、より好ましくは１．２０％以下であり、さらに好ましくは１．１０％以下である。
【０１０４】
（（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ≧１２）
（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉは、溶接金属中に分散した酸化物系介在物中のガラス相の割合を制御するためのパラメータである。所定の値を下回ると、介在物におけるガラス相の割合が増加し、低温靱性が低下するおそれがある。
この観点から、本実施形態では、ワイヤ中に含まれる脱酸元素（Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａ）の合計量とＳｉ量との比率（（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉ）を１２以上とし、好ましくは１４以上、より好ましくは１６以上とする。一方、（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉの上限は特に限定されるものではないが、好ましくは２００以下であり、より好ましくは１５０以下である。
【０１０５】
（Ｃａ／Ｓｉ：０．０７〜０．３５）
Ｃａ／Ｓｉは、溶接金属中に分散した酸化物系介在物中のガラス相の割合およびアシキュラーフェライト生成能を制御するためのパラメータである。所定の値を下回ると、介在物におけるガラス相の割合が増加し、低温靱性が低下するおそれがある。一方、過大であると、アシキュラーフェライト生成能が低下する。
以上の観点から、本実施形態のワイヤでは、Ｃａ／Ｓｉを０．３５以下、好ましくは０．２９以下、より好ましくは０．２５以下とする。また、Ｃａ／Ｓｉを０．０７以上、好ましくは０．０９以上、より好ましくは０．１２以上とする。
【０１０６】
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
本実施形態のフラックス入りワイヤの残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。残部のＦｅ及び不可避的不純物についての詳細は、第１の実施形態と同様である。
【０１０７】
また、本実施形態のフラックス入りワイヤは、上述した各成分に加えて、さらに、下記の少なくとも１種の成分を所定量含有させてもよい。
【０１０８】
（Ｃｕ：０．４０質量％以下）
Ｃｕは、ワイヤ中に０．４０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｃｕの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１０９】
（Ｃｒ：１．０質量％以下）
Ｃｒは、ワイヤ中に１．０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｃｒの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１０】
（Ｎｂ：０．０３０質量％以下）
Ｎｂは、ワイヤ中に０．０３０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｎｂの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１１】
（Ｖ：０．０５０質量％以下）
Ｖは、ワイヤ中に０．０５０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｖの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１２】
（Ｂ：０．０１０質量％以下）
Ｂは、強度向上に寄与する元素であるが、過剰に添加させると高温割れが発生するおそれがある。
したがって、Ｂを含有させる場合、上記の観点から、ワイヤ中のＢ量は０．０１０％以下であり、好ましくは０．００８％以下であり、より好ましくは０．００６％以下である。
【０１１３】
（Ｌｉ、ＮａおよびＫの合計：１．０質量％以下）
Ｌｉ、ＮａおよびＫは、ワイヤ中に合計量で１．０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｌｉ、ＮａおよびＫの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１４】
（Ｍｇ：１．０質量％以下）
Ｍｇは、ワイヤ中に１．０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｍｇの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１５】
（Ｆ：１．０質量％以下）
Ｆは、ワイヤ中に１．０％以下まで含有させてもよい。なお、Ｆの添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１６】
（ＺｒＯ２：０．０２〜０．５０質量％）
ＺｒＯ２は、ワイヤ中に０．０２〜０．５０％含有させてもよい。なお、ＺｒＯ２の添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１７】
（Ａｌ２Ｏ３：０．０２〜０．８０質量％）
Ａｌ２Ｏ３は、ワイヤ中に０．０２〜０．８０％含有させてもよい。なお、Ａｌ２Ｏ３の添加理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１１８】
また、本実施形態のフラックス入りワイヤの製造方法、外径、フラックス充填率等も、第１の実施形態に適用されるものが適宜援用される。
【０１１９】
＜溶接金属＞
また、本実施形態の溶接金属（低合金鋼溶接金属）は、Ｃ：０．０５〜０．１２質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．４０質量％、Ｍｎ：１．４〜２．４質量％、Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％、Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％、Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％、Ｎ：０超〜０．０１質量％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％、Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＭｏ：０．３５〜１．４０質量％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接金属であって、
前記溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３’）を満足し、
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
下記式で定義されるアシキュラーフェライト生成率が１５％以上である
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
溶接金属である。
【０１２０】
本実施形態の溶接金属は、たとえば上述したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接により得られる、良好な低温靱性と高い強度を併せ持つ溶接金属である。
【０１２１】
以下において、本実施形態の溶接金属に含有される各成分量の数値限定理由について説明する。なお、溶接金属中の各成分量は、溶接金属の全質量に対する含有量であり、すなわち、溶接金属全質量あたりの含有量である。
【０１２２】
（Ｃ：０．０５〜０．１２質量％）
溶接金属中のＣ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＣ量は０．１２％以下であり、好ましくは０．１０％以下であり、より好ましくは０．０８％以下である。また、溶接金属中のＣ量は０．０５％以上であり、好ましくは０．０６％以上であり、より好ましくは０．０６５％以上である。
【０１２３】
（Ｓｉ：０．０５〜０．４０質量％）
溶接金属中のＳｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＳｉ量は０．４０％以下であり、好ましくは０．３５％以下であり、より好ましくは０．３２％以下であり、さらに好ましくは０．３０％以下である。また、溶接金属中のＳｉ量は０．０５％以上であり、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．２３％以上である。
【０１２４】
（Ｍｎ：１．４０〜２．４０質量％）
溶接金属中のＭｎ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｎ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＭｎ量は２．４０％以下であり、好ましくは２．３０％以下であり、より好ましくは２．２０％以下である。また、溶接金属中のＭｎ量は１．４０％以上であり、好ましくは１．５０％以上であり、より好ましくは１．７０％以上である。
【０１２５】
（Ｔｉ：０．０３０〜０．０９０質量％）
溶接金属中のＴｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＴｉ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＴｉ量は０．０９０％以下であり、好ましくは０．０８０％以下であり、より好ましくは０．０７０％以下である。また、溶接金属中のＴｉ量は０．０３０％以上であり、好ましくは０．０３５％以上であり、より好ましくは０．０４０％以上である。
【０１２６】
（Ａｌ：０．００２〜０．０１０質量％）
溶接金属中のＡｌ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＡｌ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＡｌ量は０．０１０％以下であり、好ましくは０．００８％以下であり、より好ましくは０．００６％以下である。また、溶接金属中のＡｌ量は０．００２％以上であり、好ましくは０．００３％以上であり、より好ましくは０．００４％以上である。
【０１２７】
（Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％）
溶接金属中のＣａ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣａ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＣａ量は０．０１％以下であり、好ましくは０．００５％以下であり、より好ましくは０．００３％以下であり、さらに好ましくは０．００２％以下である。また、溶接金属中のＣａ量は０．０００３％以上であり、好ましくは０．０００４％以上であり、より好ましくは０．０００５％以上である。
【０１２８】
（Ｏ：０．０３０〜０．０７０質量％）
Ｏは、介在物を構成する元素である。Ｏが不足すると、アシキュラーフェライトの起点となる介在物数が減少し、低温靱性が劣化するおそれがある。一方、Ｏが過剰であると、粗大な介在物が増加し、低温での衝撃吸収エネルギーが低下するおそれがある。
以上の観点から、溶接金属中のＯ量は０．０７０％以下であり、好ましくは０．０６０％以下であり、より好ましくは０．０５５％以下である。また、溶接金属中のＯ量は０．０３０％以上であり、好ましくは０．０３５％以上であり、より好ましくは０．０４０％以上である。
【０１２９】
（Ｎ：０超〜０．０１質量％）
Ｎは、過剰に含有させると強度が過大に上昇し、靭性が劣化するおそれがあるが、工業的には０％に抑制することは困難である。
したがって、溶接金属中のＮ量は、０超〜０．０１％に制御する。Ｎ量は、好ましくは０．００７％以下であり、より好ましくは０．００６％以下である。
【０１３０】
（Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％）
溶接金属中のＮｉ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮｉ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＮｉ量は３．５０％以下であり、好ましくは３．００％以下であり、より好ましくは２．７０％以下である。また、ワイヤ中のＮｉ量は１．００％以上であり、好ましくは１．２０％以上であり、より好ましくは２．００％以上である。
【０１３１】
（Ｍｏ：０．３５〜１．４０質量％以下）
溶接金属中のＭｏ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｏ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属中のＭｏ量は１．４０％以下であり、好ましくは１．２０％以下であり、より好ましくは１．１０％以下である。また、ワイヤ中のＭｏ量は０．３５％以上であり、好ましくは０．４５％以上であり、より好ましくは０．５０％以上である。
【０１３２】
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
本実施形態の溶接金属の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。残部のＦｅ及び不可避的不純物についての詳細は、第１の実施形態と同様である。
【０１３３】
また、本実施形態の溶接金属において、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物は、その平均組成が、質量％で、下記要件（１）〜（３’）を満足し、残部が不可避的不純物からなる。
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％    （１）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５    （２）
ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０                      （３’）
【０１３４】
（Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ≧７０％）
Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯの制御理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１３５】
（（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２≧５）
（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２の制御理由及び好適範囲は、第１の実施形態と同様である。
【０１３６】
（ＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０）
ＣａＯ／ＳｉＯ２の制御理由は、第１の実施形態と同様であり、本実施形態の溶接金属においては、ＣａＯ／ＳｉＯ２は３．０以下、好ましくは２．８以下、より好ましくは２．６以下とする。また、ＣａＯ／ＳｉＯ２は０．５０以上、より好ましくは０．６０以上とする。
【０１３７】
また、本実施形態の溶接金属において、アシキュラーフェライト生成率は、１５％以上である。
ここで、アシキュラーフェライト（ＡＦ）生成率（％）とは、（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００で規定される、低温靭性の改善に寄与する微細アシキュラーフェライト（ＡＦ）の生成能を示すパラメータである。アシキュラーフェライト生成率が１５％未満であると、介在物を起点とする微細なアシキュラーフェライト組織が減少し、低温靱性が劣化する。
以上の観点から、本態様の溶接金属におけるアシキュラーフェライト生成率は、１５％以上、より好ましくは１８％以上、さらに好ましくは２０％以上である。
【０１３８】
また、本実施形態の溶接金属には、上述した各成分に加えて、さらに、下記の少なくとも１種の成分が所定量含有されてもよい。
【０１３９】
（Ｃｕ：０．４０質量％以下）
溶接金属中のＣｕ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｕ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＣｕが含有される場合、溶接金属中のＣｕ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１０％以上である。また、溶接金属中のＣｕ量は、好ましくは０．４０％以下であり、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下である。
【０１４０】
（Ｃｒ：１．０質量％以下）
溶接金属中のＣｒ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｒ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＣｒが含有される場合、溶接金属中のＣｒ量は０％超であればよいが、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１０％以上である。また、溶接金属中のＣｒ量は、好ましくは１．０％以下であり、より好ましくは０．８％以下であり、さらに好ましくは０．６％以下である。
【０１４１】
（Ｎｂ：０．０２０質量％以下）
溶接金属中のＮｂ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮｂ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＮｂが含有される場合、溶接金属中のＮｂ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．００８％以上である。また、溶接金属中のＮｂ量は、好ましくは０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１５％以下であり、さらに好ましくは０．０１２％以下である。
【０１４２】
（Ｖ：０．０５０質量％以下）
溶接金属中のＶ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＶ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＶが含有される場合、溶接金属中のＶ量は０％超であればよいが、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．００８％以上である。また、溶接金属中のＶ量は、好ましくは０．０５０％以下であり、より好ましくは０．０２０％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
【０１４３】
（Ｂ：０．００５０質量％以下）
溶接金属中のＢ量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＢ量の数値限定理由と同様である。
これより、溶接金属にＢが含有される場合、溶接金属中のＢ量は、好ましくは０．００５０％以下であり、より好ましくは０．００４０％以下であり、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
【０１４４】
また、本実施形態の溶着金属は、ＪＩＳ  Ｚ２２０２に準拠した引張り試験による引張り強度が８７０ＭＰａ超であることが好ましく、９００ＭＰａ超であることがより好ましく、９２０ＭＰａ超であることがさらに好ましい。
【０１４５】
＜溶接条件＞
以下において、上述したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接するときの、好ましい溶接条件について説明する。
【０１４６】
（入熱量）
入熱量は、特に限定されるものではないが、２．５ｋＪ／ｍｍ以下とすることが好ましい。入熱量が２．５ｋＪ／ｍｍを超えると、溶接時の冷却速度が低下することで粗大組織が形成されやすくなり、靭性が低下する傾向がある。
【０１４７】
（シールドガス）
シールドガスとしては、特に限定されるものではないが、２０体積％以下のＣＯ２を含み、残部はＡｒよりなる混合ガスを用いることが好ましい。ＣＯ２量が２０体積％を超えると、粗大な酸化物が形成されやすくなり、靭性が低下する傾向がある。
【０１４８】
（予熱−パス間温度）
予熱−パス間温度は、特に限定されるものではないが、５０〜２００℃であることが好ましい。５０℃を下回ると、溶接時の割れが発生しやすくなる傾向がある。また、２００℃を超えると、溶接時の冷却速度が低下することで粗大組織が形成されやすくなり、靭性が低下する傾向がある。
【０１４９】
母材としては、本発明の効果が得られる限りにおいて、特に限定されるものではなく、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの組成や溶接条件等を考慮して、適宜選択することができる。
【実施例】
【０１５０】
以下、実施例及び比較例により、本発明の効果について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１５１】
以下の例１〜６５は、第１の実施形態の技術的効果を説明するための例である。
【０１５２】
（例１〜３５）
ワイヤ径：１．２ｍｍ、フラックス充填率：１３．５％で、下記表１に示す化学成分組成を有する例１〜３５のフラックス入りワイヤを作製した。なお、各フラックス入りワイヤの残部は、鉄及び不可避的不純物である。また、表１中、Ｓｉ換算量とはＳｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量を表し、Ｔｉ換算量とはＴｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量を表す。
【０１５３】
【表１】
2018039024.tif 000002
【０１５４】
板厚２０ｍｍのＳＭ４９０Ａ鋼板に２０°Ｖ字開先を施し、各例のフラックス入りワイヤを用いて、下記の条件でガスシールドアーク溶接した。
シールドガス：２０％ＣＯ２−８０％Ａｒ混合ガス
極性：ＤＣＥＰ（直流棒プラス）
電流−電圧−速度：２８０Ａ−２９Ｖ−３５ｃｐｍ
入熱：１．４ｋＪ／ｍｍ
予熱温度：１００℃−１１０℃
パス間温度：１４０℃−１６０℃
積層法：７層１４パス
溶接姿勢：下向き
【０１５５】
得られた各例に係る溶接金属の化学成分組成を表２に示す。また、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成、及び、その平均組成におけるＡｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ、（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２及びＣａＯ／ＳｉＯ２について、表３に示す。なお、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成の残部は、不可避的不純物である。また、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成は、溶接金属から切出したミクロ試料の研磨面を、日本電子データム社製の電子線マイクロプローブＸ線分析装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＥＰＭＡ、商品名「ＪＸＡ−８５００Ｆ」）を用いて観察することで、定量分析された。詳細には次の通りである。ミクロ試料の研磨面での観察面積を１００ｍｍ２として、介在物の中央部の組成が特性Ｘ線の波長分散分光により定量分析された。分析対象元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｒ、Ｏ（酸素）とし、既知物質を用いて各元素のＸ線強度と元素濃度の関係を予め検量線として求めておき、分析対象とする前記介在物から得られたＸ線強度と前記検量線から、各介在物に含まれる元素量を定量し、その結果を算術平均することで、介在物の組成が求められた。このようにして定量分析された介在物のうち、酸素（Ｏ）含量が５質量％以上の介在物を酸化物系介在物とした。このとき、一つの酸化物系介在物から複数の元素が観測された場合には、それらの元素の存在を示すＸ線強度の比から各元素の単独酸化物に換算して酸化物の組成が算出された。本発明では、前記単独酸化物として質量換算したものを平均して、酸化物の組成とした。
【０１５６】
【表２】
2018039024.tif 000003
【０１５７】
【表３】
2018039024.tif 000004
【０１５８】
得られた溶接金属について、下記の評価試験により、各種性能（強度、低温靱性）を評価した。これらの評価結果を表４に示す。
【０１５９】
（強度）
溶接線に平行に、溶接金属の中央部からＪＩＳ  Ｚ２２０２に準拠した引張り試験片を採取して引張り試験を行い、引張り強度にして４９０ＭＰａを超えるものを合格とした。
【０１６０】
（低温靭性）
溶接金属の板厚中央部より、溶接線方向に垂直にシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ  Ｚ３１１１  ４号Ｖノッチ試験片）を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２の要領で、−４０℃での吸収エネルギー及び脆性破面率を測定した。３回の測定の平均値として、−４０℃での吸収エネルギーが４７Ｊ以上かつ脆性破面率が２０％以下であるものを、低温靭性に優れると評価した。
【０１６１】
また、立向姿勢でのビード形状の凸化、ブローホールの発生、ビードなじみ性の劣化、スパッタの発生、ビード平滑性の劣化、耐気孔性の劣化、溶接作業性の劣化、高温割れの発生等が生じたものについては、その他の特性として表４にあわせて示す。
【０１６２】
【表４】
2018039024.tif 000005
【０１６３】
例１では、ワイヤ中のＣ量が０．１３％と高く、また、溶接金属中のＣ量が０．１３％と高かったため、低温靱性に劣っていた。また、ワイヤ中のＺｒＯ２量が０．５２％と高かったため、立向姿勢でのビード形状の凸化が見られた。
例２では、ワイヤ中のＳｉ換算量が０．７１％と高く、ワイヤ中の（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉが１１．２と低く、溶接金属中のＳｉ量が０．５２％と高く、また、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成において（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が４．１と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８では、ワイヤ中のＳｉ換算量が０．１６％と低く、また、溶接金属中のＳｉ量が０．０９％と低かったため、ブローホールが発生した。また、ワイヤ中のＡｌ２Ｏ３量が０．８２％と高かったため、ビードなじみ性が劣化し、スパッタが発生した。
例９では、ワイヤ中のＭｎ量が４．１％と高く、また、溶接金属中のＭｎ量が３．０６質量％と高かったため、低温靱性に劣っていた。また、ワイヤ中のＡｌ２Ｏ３量が０．０１％と低かったため、ビード平滑性が劣化した。
例１０では、ワイヤ中のＴｉ換算量が４．６％と高く、また、溶接金属中のＴｉ量が０．１１０％と高かったため、低温靱性に劣っていた。
例１１では、ワイヤ中のＴｉ換算量が２．０％と低く、また、溶接金属中のＴｉ量が０．０２８％と低かったため、低温靱性に劣り、立向姿勢でのビード形状の凸化が見られ、耐気孔性が劣化した。
例１２では、ワイヤ中のＡｌ量が０．０６６％と高く、また、溶接金属中のＡｌ量が０．０１１％と高かったため、低温靱性に劣っていた。また、ワイヤ中のＺｒＯ２量が０．０１％と高かったため、ビード平滑性が劣化した。
例１３では、ワイヤ中のＡｌ量が０．００４％と低く、また、溶接金属中のＡｌ量が０．００１％と低かったため、ブローホールが発生し、ビード平滑性が劣化した。
例１４では、ワイヤ中のＣａ量が０．０２５％と低く、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０．０６と低く、また、溶接金属中のＣａ量が０．０００２％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例１５では、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０．４０と高く、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成においてＣａＯ／ＳｉＯ２が５．０と高かったため、低温靱性に劣っていた。
例１６では、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０．０６と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例１７では、ワイヤ中のＮｉ量が３．６％と高く、また、溶接金属中のＮｉ量が３．５４％と高かったため、高温割れが発生した。
例１８では、ワイヤ中のＮｉ量が０．２％と低く、また、溶接金属中のＮｉ量が０．２５％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例２０では、ワイヤ中のＢ量が０．０１３０％と高く、また、溶接金属中のＢ量が０．００７２％と高かったため、高温割れが発生した。
例２１では、ワイヤ中のＢ量が０．０００２％と低く、また、溶接金属中のＢ量が０．０００４％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例３０では、ワイヤ中の（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉが８．８と低く、また、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成において（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が３．８と低かったため、低温靱性に劣っていた。
一方、例３〜７、１９、２２〜２９及び３１〜３５の溶接金属は、低温靱性に優れ、かつその他の特性も良好であった。
【０１６４】
（例３６〜６５）
また、ワイヤ径：１．２ｍｍ、フラックス充填率：１３．５％で、下記表５に示す化学成分組成を有する例３６〜６５のフラックス入りワイヤを作製した。なお、各フラックス入りワイヤの残部は、鉄及び不可避的不純物である。また、表５中、Ｓｉ換算量とはＳｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量を表し、Ｔｉ換算量とはＴｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量を表す。
【０１６５】
【表５】
2018039024.tif 000006
【０１６６】
板厚２０ｍｍのＳＭ４９０Ａ鋼板に２０°Ｖ字開先を施し、各例のフラックス入りワイヤを用いて、下記の条件でガスシールドアーク溶接した。
シールドガス：２０％ＣＯ２−８０％Ａｒ混合ガス
極性：ＤＣＥＰ（直流棒プラス）
電流−電圧−速度：２８０Ａ−２９Ｖ−３５ｃｐｍ
入熱：１．４ｋＪ／ｍｍ
予熱温度：１００℃−１１０℃
パス間温度：１４０℃−１６０℃
積層法：７層１４パス
溶接姿勢：下向き
【０１６７】
得られた各例に係る溶接金属の化学成分組成を表６に示す。また、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成におけるＡｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ、（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２及びＣａＯ／ＳｉＯ２について、表６に示す。
【０１６８】
また、溶接金属のアシキュラーフェライト生成率を、以下のようにして測定した。
まず、溶接金属を溶接方向に垂直な面で切断し、ナイタール（硝酸：エタノール=５：９５）腐食液でエッチングした。つづいて、最終パス原質部の１６５μｍ×２１９μｍの範囲を光学顕微鏡により４００倍で４視野撮影し、写りこんだ介在物粒子のうち、円相当径が１．５μｍ以上のものを選定した。そして、介在物粒子を起点に放射上に伸張した組織を、アシキュラーフェライトと定義し、下記式に基づきアシキュラーフェライト生成率（％）を測定した。
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
【０１６９】
得られた溶接金属について、下記の評価試験により、低温靱性を評価した。
すなわち、溶接金属の板厚中央部より、溶接線方向に垂直にシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ  Ｚ３１１１  ４号Ｖノッチ試験片）を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２の要領で、−６０℃での吸収エネルギー（ｖＥ−６０）及び脆性破面率を測定した。これらの評価結果を表６に示す。３回の測定の平均値として、−６０℃での吸収エネルギーが６０Ｊ以上かつ脆性破面率が３３％以下であるものを、低温靭性に特に優れると評価した。
また、溶接作業性についての評価結果を表６にあわせて示す。
【０１７０】
さらに、各例に係るワイヤを用いて、立向上進溶接を別途実施し、ビード形状が良好なものを「合格」、凸ビードとなったものを「不合格」として、溶接作業性を評価した。これらの評価結果を表６に示す。
【０１７１】
【表６】
2018039024.tif 000007
【０１７２】
Ｍｎ：１．１〜３．４質量％、及びＴｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量でのＴｉ：２．４〜４．０質量％を満足し、Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００８〜０．０１２質量％の両方を含有するワイヤを用いて得られた、Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、Ｍｎ：１．００〜２．４０質量％、及びＴｉ：０．０３０〜０．０９０質量％を満足し、Ｎｉ：１．００〜３．５０質量％、及びＢ：０．０００５〜０．００７０質量％の両方を含有し、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ／ＳｉＯ２：０．５０〜３．０を満足し、アシキュラーフェライト生成率が１５％以上である例３６〜５１の溶接金属は、３回の測定の平均値として、−６０℃での吸収エネルギーが６０Ｊ以上かつ脆性破面率が３３％以下であり、低温靭性に特に優れていた。また、例３６〜５１のいずれの例においても、溶接作業性が良好であった。
【０１７３】
以下の例６６〜８９は、第２の実施形態の効果を説明するための例である。
【０１７４】
（例６６〜８９）
ワイヤ径：１．２ｍｍ、フラックス充填率：１３．５％で、下記表７に示す化学成分組成を有する例６６〜８９のフラックス入りワイヤを作製した。なお、各フラックス入りワイヤの残部は、鉄及び不可避的不純物である。また、表７中、Ｓｉ換算量とはＳｉ合金及びＳｉ化合物中のＳｉ換算量を表し、Ｔｉ換算量とはＴｉ合金及びＴｉ化合物中のＴｉ換算量を表す。
【０１７５】
【表７】
2018039024.tif 000008
【０１７６】
板厚２０ｍｍのＳＭ４９０Ａ鋼板に２０°Ｖ字開先を施し、各例のフラックス入りワイヤを用いて、下記の条件でガスシールドアーク溶接した。
シールドガス：２０％ＣＯ２−８０％Ａｒ混合ガス
極性：ＤＣＥＰ（直流棒プラス）
電流−電圧−速度：２８０Ａ−２９Ｖ−３５ｃｐｍ
入熱：１．４ｋＪ／ｍｍ
予熱温度：１００℃−１１０℃
パス間温度：１４０℃−１６０℃
積層法：７層１４パス
溶接姿勢：下向き
【０１７７】
得られた各例に係る溶接金属の化学成分組成を表８に示す。また、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成、及び、その平均組成におけるＡｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯ、（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２及びＣａＯ／ＳｉＯ２について、表８に示す。なお、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成の残部は、不可避的不純物である。また、各例に係る溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成は、溶接金属から切出したミクロ試料の研磨面を、日本電子データム社製の電子線マイクロプローブＸ線分析装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＥＰＭＡ、商品名「ＪＸＡ−８５００Ｆ」）を用いて観察することで、定量分析された。詳細には次の通りである。ミクロ試料の研磨面での観察面積を１００ｍｍ２として、介在物の中央部の組成が特性Ｘ線の波長分散分光により定量分析された。分析対象元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｒ、Ｏ（酸素）とし、既知物質を用いて各元素のＸ線強度と元素濃度の関係を予め検量線として求めておき、分析対象とする前記介在物から得られたＸ線強度と前記検量線から、各介在物に含まれる元素量を定量し、その結果を算術平均することで、介在物の組成が求められた。このようにして定量分析された介在物のうち、酸素（Ｏ）含量が５質量％以上の介在物を酸化物系介在物とした。このとき、一つの酸化物系介在物から複数の元素が観測された場合には、それらの元素の存在を示すＸ線強度の比から各元素の単独酸化物に換算して酸化物の組成が算出された。本発明では、前記単独酸化物として質量換算したものを平均して、酸化物の組成とした。
【０１７８】
また、溶接金属のアシキュラーフェライト生成率を、以下のようにして測定した。
まず、溶接金属を溶接方向に垂直な面で切断し、ナイタール（硝酸：エタノール=５：９５）腐食液でエッチングした。つづいて、最終パス原質部の１６５μｍ×２１９μｍの範囲を光学顕微鏡により４００倍で４視野撮影し、写りこんだ介在物粒子のうち、円相当径が１．５μｍ以上のものを選定した。そして、介在物粒子を起点に放射上に伸張した組織を、アシキュラーフェライトと定義し、下記式に基づきアシキュラーフェライト生成率（％）を測定した。
アシキュラーフェライト生成率（％）＝（アシキュラーフェライトを起点として作用した介在物数／全介在物数）×１００
【０１７９】
得られた溶接金属について、下記の評価試験により、各種性能（強度、低温靱性）を評価した。これらの評価結果を表８に示す。
【０１８０】
（強度）
溶接線に平行に、溶接金属の中央部からＪＩＳ  Ｚ２２０２に準拠した引張り試験片を採取して引張り試験を行い、引張り強度にして８７０ＭＰａを超えるものを合格とした。
【０１８１】
（低温靭性）
得られた溶接金属について、下記の評価試験により、低温靱性を評価した。
すなわち、溶接金属の板厚中央部より、溶接線方向に垂直にシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ  Ｚ３１１１  ４号Ｖノッチ試験片）を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２の要領で、−６０℃での吸収エネルギー（ｖＥ−６０）及び脆性破面率を測定した。これらの評価結果を表８に示す。３回の測定の平均値として、−６０℃での吸収エネルギーが３５Ｊ以上かつ脆性破面率が３３％未満であるものを、低温靭性に特に優れると評価した。
【０１８２】
【表８】
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【０１８３】
例８０では、ワイヤ中のＣ量が０．０３％と低く、また、溶接金属中のＣ量が０．０４４％と低かったため、強度が低かった。また、ワイヤ中のＳｉ量が０．６１％と高く、ワイヤ中の（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉが９．８と低く、溶接金属中のＳｉ量が０．４５％と高く、また、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成において（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が４と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８１では、ワイヤ中のＭｎ量が３．８％と高く、ワイヤ中のＴｉ量が４．２％と高く、溶接金属中のＭｎ量が２．４６％と高く、また、溶接金属中のＴｉ量が０．０９８％と高かったため、低温靱性に劣っていた。
例８２では、ワイヤ中のＣ量が０．１５％と低く、ワイヤ中のＴｉ量が２．２％と低く、溶接金属中のＣ量が０．１３０％と低く、溶接金属中のＴｉ量が０．０２８％と低く、また、溶接金属中のアシキュラーフェライト生成率が１４％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８３では、ワイヤ中にＣａが含有されておらず、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０であり、溶接金属中にＣａが含有されておらず、また、溶接金属に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成においてＣａＯ／ＳｉＯ２が０であったため、低温靱性に劣っていた。
例８４では、ワイヤ中のＮｉ量が０．８％と低く、溶接金属中のＮｉ量が０．８５％と低かったため、強度が低かった。
例８５では、ワイヤ中のＮｉ量が３．６％と高く、溶接金属中のＮｉ量が３．６２％と高かったため、低温靱性に劣っていた。
例８６では、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０．８９と高く、溶接金属中のＣａ量が０．００１６％と高く、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成において（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が４と低く、また、溶接金属中のアシキュラーフェライト生成率が１４％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８７では、ワイヤ中のＣａ／Ｓｉが０．０６と低く、また、溶接金属に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成においてＣａＯ／ＳｉＯ２が０．０４と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８８では、ワイヤ中の（Ｔｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ＋Ｃａ）／Ｓｉが９．５と高く、また、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成において（ＴｉＯ２＋ＭｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ）／ＳｉＯ２が４と低かったため、低温靱性に劣っていた。
例８９では、溶接金属中に含まれる短径１μｍ以上の酸化物系介在物の平均組成においてＡｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｎＯ＋ＴｉＯ２＋ＣａＯが６９％と低かったため、低温靱性に劣っていた。
一方、例６６〜７９の溶接金属は、強度が高く、かつ低温靱性にも優れていた。