(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量当たり、
Ｆ：０．１０質量％以上４．００質量％以下、Ｌｉ：０．２５質量％以上２．３０質量％以下、酸可溶性Ａｌ：１．００質量％以上５．２５質量％以下、Ｍｇ：０．８０質量％以上３．１０質量％以下、Ｓ：０．０００５質量％以上０．２０００質量％以下、ＣＯ2：０．１３質量％以上２．００質量％以下、Ｂａ：０質量％以上８．００質量％以下、Ｃａ：０質量％以上５．００質量％以下、Ｓｒ：０質量％以上２．００質量％以下、ＲＥＭ：０質量％以上１．５０質量％以下、Ｐ：０．０７０質量％以下であり、
炭酸塩に由来しないＣ：０．６５質量％以下、Ｍｎ：１１．００質量％以下、Ｎｉ：１１．００質量％以下、Ｃｕ：１．５０質量％以下のうちの１種以上を含有し、
下記式（１）〜（４）を満たすことを特徴とするフラックス入りワイヤ。
０．６０≦１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≦１５．００・・・（１）
７．５×［Ｌｉ］−［酸可溶性Ａｌ］＋１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≧１．５０・・・（２）
０．３３×［Ｆ］＋［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ2］≧３．００・・・（３）
［Ｍｎ］＋［Ｂａ］＋［Ｃａ］＋［Ｓｒ］＋［ＲＥＭ］−２０×［Ｓ］≧−０．６０・・・（４）
なお、前記式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である。
【請求項２】
さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が４．００質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項３】
さらに、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が１．００質量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項４】
前記Ｂａ、前記Ｃａ、前記Ｓｒ、前記ＲＥＭのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が０．１５質量％以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項５】
ワイヤ全質量当たり、前記Ｂａの含有量が０．５０質量％以上であり、前記Ｆの含有量が０．５０質量％以上であり、
ワイヤ全質量当たり、前記Ｂａと前記Ｃａと前記Ｓｒと前記ＲＥＭとの総含有量が１．４０質量％以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項６】
さらに、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項７】
ワイヤ全質量当たり、鉄酸化物をＦｅＯ換算で３．００質量％以上含有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項８】
前記Ｍｇの含有量のうち、金属粉末または合金粉末として含有する分のワイヤ全質量当たりの含有量が、０．８０質量％以上であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項９】
さらに、Ｂｉを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｂｉの含有量が０．１００質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１０】
さらに、Ｂを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｂの含有量が０．１００質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１１】
さらに、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのうちの１種以上を含有し、
ワイヤ全質量当たり、前記Ｌｉと前記Ｎａと前記Ｋと前記Ｃｓとの総含有量が２．５０質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１２】
さらに、Ｓｉを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｓｉの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１３】
さらに、Ｚｎを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｚｎの含有量が１．００質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１４】
下記式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
［Ｆ］＋０．５×［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ2］≦７．００・・・（５）
なお、前記式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックス入りワイヤに係り、より詳しくは、セルフシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材を溶接により接合する接合方法の一つとして、被覆アーク溶接法がある。
この被覆アーク溶接法は、溶接材料と母材との間に溶接電源によって電圧をかけるだけで実施することのできる比較的簡易な接合方法であり、溶接材料の合金成分を変更することにより、様々な母材の溶接に幅広く適用することができる。また、被覆アーク溶接法は、ガスの供給なども不要であるため、インフラが十分に整備されていない発展途上国において有用な接合方法となっている。
加えて、被覆アーク溶接法は、溶接装置が簡易であることから装置の持ち運びが容易であるとともに、耐風性にも優れるため、屋外での接合に好適な接合方法として、先進国でも用いられている。
【０００３】
ただし、被覆アーク溶接法に用いられる溶接材料は、１本数十ｃｍ程度の棒状のものであり、使用を終える度に溶接作業を中断して、溶接装置に新しい溶接材料を継ぎ足す必要がある。そのため、被覆アーク溶接法による溶接は、断続的な施行とならざるを得ず、作業効率が悪く、自動化には向いていない。
【０００４】
これに対して、ガスシールドアーク溶接法は、溶接材料が数ｋｇ〜数十ｋｇ程度のひとつなぎのワイヤであるため、連続的な施行が可能であり、被覆アーク溶接法と比較して、作業効率が良く、自動化に向いている。よって、被覆アーク溶接法からガスシールドアーク溶接法に切り替え、溶接作業を自動化することによって、作業効率を向上させることが可能である。
【０００５】
しかしながら、ガスシールドアーク溶接法に用いられる溶接材料は、被覆アーク溶接法に用いられる溶接材料と異なり、溶融金属を大気から保護するための成分として、スラグを形成する成分以外は含有していない。よって、ガスシールドアーク溶接法によって溶接作業を行う場合、炭酸ガス、アルゴンガス、あるいはこれらを混合したガスなどをシールドガスとして溶接金属の周りに供給しながら作業を行う必要がある。ただし、このシールドガスは、風によって容易に乱れてしまうため、防風対策が不十分な屋外などで溶接作業を行うと、気孔欠陥や機械的性質の低下が発生し易い。
【０００６】
以上のとおり、被覆アーク溶接法とガスシールドアーク溶接法とは、利点と欠点とを併せ持つことから、例えば、ガスの供給が困難な屋外の環境において、作業効率を向上させたい場合、これらの溶接方法では好適に溶接作業を実施することは困難である。
【０００７】
このような問題点を解決できるのが、セルフシールドアーク溶接法である。
このセルフシールドアーク溶接法は、溶接材料がガスシールドアーク溶接法に用いる溶接材料と同様、連続供給が可能なワイヤであるため、連続的な施行が可能である。また、セルフシールドアーク溶接法に用いられる溶接材料は、溶接金属を大気から保護するための成分を含有しており、被覆アーク溶接法と同様、シールドガスの供給が不要であり、大気からの溶融金属の保護がシールドガスに依存しないため、耐風性にも優れる。
【０００８】
このように、セルフシールドアーク溶接法は、被覆アーク溶接法とガスシールドアーク溶接法との利点を兼ね備えているため、前記のような問題点を解決することが可能である。
なお、このセルフシールドアーク溶接法に関し、例えば、特許文献１では、鋼製外皮内にフラックスを充填してなる耐火鋼用セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、ＢａＦ２：６．５〜１１．０％、Ｓｒ複合酸化物：３．０〜５．０％、Ｍｇ：１．０〜３．０％を含有し、かつ鋼製外皮とフラックスの一方または両方の合計で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ａｌ：１．０〜２．５％、Ｎｉ：１．６〜３．０％、Ｍｏ：０．３〜０．８％を含有し、その他は鋼製外皮のＦｅ、３％以下（０％を含む）の金属弗化物と金属炭酸塩の１種または２種、１０％以下（０％を含む）の鉄粉および不可避不純物であることを特徴とする耐火鋼用セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１１９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記のとおり、セルフシールドアーク溶接法は利点を多く有するものの、十分には普及していない。これは、被覆アーク溶接法やガスシールドアーク溶接法に用いる溶接材料と異なり、セルフシールドアーク溶接法に用いる溶接材料について、求められる性質（溶接作業性、溶接金属の機械的性質、耐気孔性、耐割れ性、拡散性水素量の低減）を満たす設計とするのが困難だからである。
【００１１】
そして、前記の各性質を満たす設計とするのが困難な理由は、セルフシールドアーク溶接法に用いるフラックス入りワイヤを構成する各成分が、其々影響を及ぼし合っているため、ワイヤの成分設計が非常に複雑で、手探りの状態になってしまっていたからである。
【００１２】
具体的には、特許文献１に係る技術は、所定量のＡｌを含有させているが、このＡｌは溶接金属の気孔欠陥を防止するという側面を有するとともに、ミクロ組織を粗大化させることで、溶接金属の機械的性質（強度、靱性など）を劣化させるという側面を有する。そのため、特許文献１に係る技術では、Ａｌを含有することによるミクロ組織の粗大化を抑制するために、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉを必須成分とし、機械的性質を確保している。
しかしながら、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉは、ミクロ組織の粗大化を抑制するだけでなく、溶接金属の強度を向上させる効果を発揮することから、強度が必要以上に高くなってしまう（特許文献１の表３を参照：常温での引張強さが７００Ｎ／ｍｍ２以上、０．２％耐力が６００Ｎ／ｍｍ２以上）。
【００１３】
ここで、溶接金属の引張強さを４３０ＭＰａ以上（特に４３０〜６７０ＭＰａ程度）としたい場合、特許文献１に係る技術によると、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉの含有量を低減するか、Ａｌの含有量を増加させる必要があるが、これらの方法では、強度を低下させるだけでなく、靱性も低下してしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、溶接作業性に優れるだけでなく、溶接金属の拡散性水素量が少ないとともに耐気孔性と耐割れ性に優れ、さらに、溶接金属の引張強さおよび靱性に優れるフラックス入りワイヤを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、フラックス入りワイヤを構成する各成分の含有量を詳細に特定することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、本発明に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量当たり、Ｆ：０．１０質量％以上４．００質量％以下、Ｌｉ：０．２５質量％以上２．３０質量％以下、酸可溶性Ａｌ：１．００質量％以上５．２５質量％以下、Ｍｇ：０．８０質量％以上３．１０質量％以下、Ｓ：０．０００５質量％以上０．２０００質量％以下、ＣＯ2：０．１３質量％以上２．００質量％以下、Ｂａ：０質量％以上８．００質量％以下、Ｃａ：０質量％以上５．００質量％以下、Ｓｒ：０質量％以上２．００質量％以下、ＲＥＭ：０質量％以上１．５０質量％以下、Ｐ：０．０７０質量％以下であり、炭酸塩に由来しないＣ：０．６５質量％以下、Ｍｎ：１１．００質量％以下、Ｎｉ：１１．００質量％以下、Ｃｕ：１．５０質量％以下のうちの１種以上を含有し、下記式（１）〜（４）を満たす。
０．６０≦１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≦１５．００・・・（１）、７．５×［Ｌｉ］−［酸可溶性Ａｌ］＋１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≧１．５０・・・（２）、０．３３×［Ｆ］＋［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ2］≧３．００・・・（３）、［Ｍｎ］＋［Ｂａ］＋［Ｃａ］＋［Ｓｒ］＋［ＲＥＭ］−２０×［Ｓ］≧−０．６０・・・（４）
なお、前記式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である。
【００１７】
このフラックス入りワイヤによれば、Ｆ、Ｌｉ、酸可溶性Ａｌ、Ｍｇ、Ｓ、ＣＯ２、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭ、Ｐ、炭酸塩に由来しないＣ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの成分の含有量が所定の範囲内であるとともに、式（１）〜（４）を満たすことから、溶接作業性に優れるだけでなく、溶接金属の拡散性水素量が少ないとともに耐気孔性と耐割れ性に優れ、さらに、溶接金属の引張強さおよび靱性が優れたものとなる。
【００１８】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が４．００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗのうちの１種以上を総含有量が所定値以下となるように含有していることから、溶接金属の引張強さをより向上させることができる。
【００１９】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が１．００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏのうちの１種以上を総含有量が所定値以下となるように含有していることから、溶接金属の引張強さをより向上させることができる。
【００２０】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、前記Ｂａ、前記Ｃａ、前記Ｓｒ、前記ＲＥＭのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が０．１５質量％以上であることが好ましい。
このフラックス入りワイヤによれば、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭのうちの１種以上を総含有量が所定値以上となるように含有していることから、溶接作業性をより優れたものとすることができる。
【００２１】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量当たり、前記Ｂａの含有量が０．５０質量％以上であり、前記Ｆの含有量が０．５０質量％以上であり、ワイヤ全質量当たり、前記Ｂａと前記Ｃａと前記Ｓｒと前記ＲＥＭとの総含有量が１．４０質量％以上であることが好ましい。
このフラックス入りワイヤによれば、正極性での溶接時にワイヤ先端に形成される溶滴を小さくし（あるいはほとんど無くし）、スパッタを小さくすることができる。
【００２２】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たりのこれらの成分の総含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種以上を総含有量が所定範囲となるように含有していることから、溶接作業性をより優れたものとすることができる。
【００２３】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量当たり、鉄酸化物をＦｅＯ換算で３．００質量％以上含有するものであってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、鉄酸化物をＦｅＯ換算で所定値以上含有することから、靱性をより優れたものとすることができる。
【００２４】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、前記Ｍｇの含有量のうち、金属粉末または合金粉末として含有する分のワイヤ全質量当たりの含有量が、０．８０質量％以上であることが好ましい。
このフラックス入りワイヤによれば、金属粉末または合金粉末としてＭｇを所定値以上含有することから、このＭｇは脱酸剤としての効果も発揮することとなる。
【００２５】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｂｉを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｂｉの含有量が０．１００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、所定値以下の含有量のＢｉを含有することから、スラグ剥離性を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｂを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｂの含有量が０．１００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、所定値以下の含有量のＢを含有することから、靱性の低下を確実に抑制することができる。
【００２７】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのうちの１種以上を含有し、ワイヤ全質量当たり、前記Ｌｉと前記Ｎａと前記Ｋと前記Ｃｓとの総含有量が２．５０質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤによれば、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのうちの１種以上を含有するとともに、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの総含有量が所定値以下となるように含有していることから、溶接作業性をより優れたものとすることができる。
【００２８】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｓｉを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｓｉの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であってもよい。
このフラックス入りワイヤは、所定範囲の含有量のＳｉを含有することから、溶融池を大気から好適に保護することができる。
【００２９】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、さらに、Ｚｎを含有し、ワイヤ全質量当たりの前記Ｚｎの含有量が１．００質量％以下であってもよい。
【００３０】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、式（５）で示される［Ｆ］＋０．５×［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ２］≦７．００を満たすことが好ましい。
このフラックス入りワイヤは、前記式（５）を満たすことから、ヒュームの発生量を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係るフラックス入りワイヤは、所定の成分の含有量を詳細に特定していることから、溶接作業性に優れるだけでなく、溶接金属の拡散性水素量が少ないとともに耐気孔性と耐割れ性に優れ、さらに、溶接金属の引張強さおよび靱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明におけるスパッタ発生量を測定するためのスパッタ捕集方法の説明図であって、図１Ａは、捕集箱とトーチと被溶接材との斜視図である。
【図１Ｂ】本発明におけるスパッタ発生量を測定するためのスパッタ捕集方法の説明図であって、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係るフラックス入りワイヤを実施するための形態について詳細に説明する。
【００３４】
≪フラックス入りワイヤ≫
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ（以下、適宜「ワイヤ」という）は、シールドガスを用いないセルフシールドアーク溶接用であるとともに、鋼製外皮内部にフラックスが充填されるワイヤである。
【００３５】
詳細には、本実施形態に係るワイヤは、筒状を呈する鋼製外皮と、その鋼製外皮の内側に充填されるフラックスと、からなる。なお、ワイヤは、鋼製外皮に継目のないシームレスタイプ、鋼製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、ワイヤは、表面（鋼製外皮の外側）にメッキなどが施されていても、施されていなくてもよい。
そして、本実施形態に係るワイヤのワイヤ径は、特に限定されないが、１．２〜３．２ｍｍであればよい。また、ワイヤのフラックス充填率も、特に限定されないが、１０〜２５質量％であればよい。
【００３６】
そして、本実施形態に係るワイヤは、ワイヤ全質量（＝鋼製外皮質量＋フラックス質量）に対する各成分の含有量を特定している。
以下、本実施形態に係るワイヤの各成分の含有量を特定した理由について説明する。
【００３７】
＜Ｆ：０．１０質量％以上４．００質量％以下＞
Ｆは、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果を発揮する。Ｆの含有量が０．１０質量％未満であると、溶接金属の拡散性水素量を十分に低減することができない。一方、Ｆの含有量が４．００質量％を超えると、溶接時にヒュームが大量に発生し、溶接部の視認が困難となり、溶接作業性を低下させてしまう。
したがって、Ｆの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．１０質量％以上４．００質量％以下であり、好ましい上限は３．５質量％である。
【００３８】
なお、Ｆ源としては、フラックスに添加される、ＬｉＦ、ＢａＦ２、ＢａＬｉＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６のようなフッ化物または複合フッ化物、あるいはフッ素を含む樹脂などが挙げられる。
【００３９】
＜Ｌｉ：０．２５質量％以上２．３０質量％以下＞
Ｌｉは、Ｌｉ＋としてアークプラズマ中の正電荷を担い、アークプラズマを安定させることにより溶接作業性を向上させる効果を発揮する。また、Ｌｉは、溶融金属を窒素から保護し、溶接金属の耐気孔性を向上させ、溶接金属の靱性を良好にする効果を発揮する。さらに、Ｌｉは、溶融金属中のＡｌの量を低減することによって、溶接金属の靱性を良好にする効果も発揮する。Ｌｉの含有量が０．２５質量％未満であると、前記した効果が得られ難く、特に、溶接金属の耐気孔性と靱性の両立を図ることができない。一方、Ｌｉの含有量が２．３０質量％を超えると、溶接時にスパッタが大量に発生し、溶接作業性が低下する。
したがって、Ｌｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．２５質量％以上２．３０質量％以下であり、好ましい下限は０．３５質量％である。
【００４０】
なお、Ｌｉ源としては、フラックスに添加される、ＬｉＦのようなフッ化物、ＢａＬｉＦ３のような複合フッ化物、リチウムフェライトやチタン酸リチウムのような複合酸化物、Ａｌ−Ｌｉ系合金などが挙げられる。
【００４１】
＜酸可溶性Ａｌ：１．００質量％以上５．２５質量％以下＞
酸可溶性Ａｌ（Ｓｏｌ．Ａｌ）は、脱酸作用と脱窒素作用を有し、溶接金属の酸素および窒素の量を低減させて耐気孔性を向上させるとともに、溶接金属の引張強さおよび靱性を高める効果を発揮する。また、酸可溶性Ａｌは、溶融金属中の窒素と結合して窒化物を形成することで、窒素の存在に由来する気孔発生を抑制する効果も発揮する。酸可溶性Ａｌの含有量が１．００質量％未満であると、前記した効果が得られ難く、特に、溶融金属における窒素固定化能力が不足し、気孔発生を十分に抑制することができない。一方、Ａｌはフェライト組織を形成する元素であることから、酸可溶性Ａｌの含有量が５．２５質量％を超えると、溶接金属に粗大なフェライト組織が形成されてしまい、溶接金属の靱性が低下する。
したがって、酸可溶性Ａｌの含有量は、ワイヤ全質量当たり１．００質量％以上５．２５質量％以下である。
【００４２】
なお、酸可溶性Ａｌとは、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７−１０−２：２０１３の８．１に規定されている操作によって分解されるアルミニウムであり、酸可溶性Ａｌの含有量については、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７−１０−２：２０１３に規定されている方法によって測定することができる。
また、酸可溶性Ａｌ源としては、鋼製外皮に添加されるもののほか、フラックスに添加される、Ａｌ金属粉、Ｆｅ−Ａｌ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｌｉ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎといった合金粉などが挙げられる。
【００４３】
＜Ｍｇ：０．８０質量％以上３．１０質量％以下＞
Ｍｇは、溶接時に気化し、あるいは、溶融池表面にスラグを形成することによって、溶接金属を大気から保護し、その結果、溶接金属の気孔発生を防止し、溶接金属の靱性を向上させる効果を発揮する。Ｍｇの含有量が０．８０質量％未満であると、前記した効果が得られ難い。一方、Ｍｇの含有量が３．１０質量％を超えると、溶接時にスパッタが大量に発生し、溶接作業性が低下する。
したがって、Ｍｇの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．８０質量％以上３．１０質量％以下である。
【００４４】
なお、Ｍｇ源としては、フラックスに添加される、Ａｌ−Ｍｇ、Ｎｉ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎといった合金粉、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３などが挙げられる。
【００４５】
＜Ｓ：０．０００５質量％以上０．２０００質量％以下＞
Ｓは、ワイヤが溶融した際の溶滴の粘性や表面張力を低下させ、溶滴移行を円滑にすることによって、スパッタを小粒化させ、溶接作業性を向上させる効果を発揮する。Ｓの含有量が０．０００５質量％未満であると、前記した効果が得られ難い。一方、Ｓの含有量が０．２０００質量％を超えると、Ｓは耐割れ性を低下させる元素であることから、後記のように耐割れ性の低下を防止する成分を別途含有させても、割れ発生の抑制が困難となる。
したがって、Ｓの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．０００５質量％以上０．２０００質量％以下であり、好ましい下限は０．００１５質量％である。
【００４６】
なお、Ｓ源としては、鋼製外皮に添加されるもののほか、フラックスに添加される、硫化鉄や硫化銅などの硫化物、硫酸塩などが挙げられる。さらに、Ｓ源としては、ワイヤ表面に塗布されるＳ化合物なども挙げられる。
【００４７】
＜ＣＯ２：０質量％以上２．００質量％以下＞
ＣＯ２は、炭酸塩に由来するＣＯ２（炭酸塩に含まれるＣＯ２）であり、溶接時に気化することによって、溶滴や溶融池を大気から保護し、溶接金属の耐気孔性や機械的性質（引張強さおよび靱性）を向上させる効果を発揮する。しかし、本発明において、前記した効果は他の成分により確保することが可能であるため、ＣＯ２は、必須成分ではなく、０質量％であってもよい。一方、ＣＯ２の含有量が２．００質量％を超えると、溶接時にスパッタが大量に発生し、溶接作業性が低下する。
したがって、ＣＯ２の含有量は、ワイヤ全質量当たり０質量％以上２．００質量％以下である。
【００４８】
ＣＯ２源としては、石灰石、炭酸リチウムや炭酸バリウムなどの各種炭酸塩が挙げられる。
【００４９】
＜Ｂａ：０質量％以上８．００質量％以下、Ｃａ：０質量％以上５．００質量％以下、Ｓｒ：０質量％以上２．００質量％以下、ＲＥＭ：０質量％以上１．５０質量％以下＞
Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭは、電子を放出し、アークプラズマを安定させる効果を発揮する。また、これらの成分は、Ｓによる高温割れを抑制する効果も発揮する。しかし、本発明において、前記した効果は他の成分により確保することが可能であるため、これらの成分は、必須成分ではなく、０質量％であってもよい。一方、Ｂａの含有量が８．００質量％を超える場合、Ｃａの含有量が５．００質量％を超える場合、Ｓｒの含有量が２．００質量％を超える場合、または、ＲＥＭの含有量が１．５０質量％を超える場合、溶接時にスパッタが大量に発生し、溶接作業性が低下する。
したがって、ワイヤ全質量当たり、Ｂａの含有量は、０質量％以上８．００質量％以下であり、Ｃａの含有量は、０質量％以上５．００質量％以下であり、Ｓｒの含有量は、０質量％以上２．００質量％以下であり、ＲＥＭの含有量は、０質量％以上１．５０質量％以下である。
【００５０】
なお、ＲＥＭとは、ＣｅやＬａなどの希土類元素であり、１種でも２種以上でもよいが、２種以上含有する場合は、希土類元素の合計の含有量が前記したＲＥＭの含有量の範囲内となる必要がある。
また、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭ源は、フラックスに添加される、炭酸塩、複合酸化物、フッ化物などが挙げられる。
【００５１】
＜Ｐ：０．０７０質量％以下＞
Ｐは、耐割れ性、および溶接金属の機械的性質を低下させてしまう。Ｐの含有量が０．０７０質量％を超えると、耐割れ性の低下や溶接金属の機械的性能の低下が明確に現れてしまう。
したがって、Ｐの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．０７０質量％以下である。
なお、Ｐの含有量は０質量％とするのは困難であるため、０質量％は含まないが、出来る限り少量となるように制限するのが好ましい。
【００５２】
＜炭酸塩に由来しないＣ：０．６５質量％以下、Ｍｎ：１１．００質量％以下、Ｎｉ：１１．００質量％以下、Ｃｕ：１．５０質量％以下のうちの１種以上＞
炭酸塩に由来しないＣ（以下、適宜、単に「Ｃ」とする）、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕは、オーステナイト形成元素であり、Ａｌの存在により粗大なフェライト組織が形成されてしまうのを抑制し、溶接金属の機械的性質、特に引張強さおよび靱性を向上させる効果を発揮する。しかし、Ｃの含有量が０．６５質量％を超える場合、Ｍｎの含有量が１１．００質量％を超える場合、Ｎｉの含有量が１１．００質量％を超える場合、または、Ｃｕの含有量が１．５０質量％を超える場合、溶接金属の強度が高くなり過ぎ、靱性や耐割れ性が低下する可能性がある。
したがって、本実施形態に係るワイヤは、ワイヤ全質量当たり、Ｃ：０．６５質量％以下、Ｍｎ：１１．００質量％以下、Ｎｉ：１１．００質量％以下、Ｃｕ：１．５０質量％以下のうちの１種以上を含有する。
【００５３】
ここで、「炭酸塩に由来しないＣ」とは、炭素塩の形態のＣは前記した効果をほとんど発揮しないことから、炭素塩に由来するＣを除外する意図の規定であって、言い換えると、炭酸塩以外の形態にてワイヤに含有しているＣであり、さらに言い換えると、ワイヤ全体に含まれるＣから炭酸塩に由来するＣを除いたものである。
そして、Ｃ源としては、鋼製外皮に添加されるもののほか、フラックスに添加される、炭素量の多い鉄粉や合金粉、グラファイト、黒鉛、カーボンナノチューブのような炭素単体、デンプン、コーンスターチのような有機物などが挙げられる。また、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ源としては、鋼製外皮に添加されるもののほか、フラックスに添加される、単体金属や合金粉などが挙げられる。さらに、Ｃｕ源としては、ワイヤ表面に塗装されるＣｕめっきなども挙げられる。
【００５４】
＜式（１）＞
Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量は、溶接金属の引張強さを所望の値とするため、式（１）で示される「０．６０≦１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≦１５．００」（式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である）を満たす必要がある。
式（１）の各成分は、前記のとおり、Ａｌの存在により粗大なフェライト組織が形成されてしまうのを抑制し、溶接金属の機械的性質（引張強さおよび靱性）を向上させる効果を発揮する。式（１）で算出される値が０．６０未満であると、前記した溶接金属の機械的性質（引張強さおよび靱性）を向上させる効果を十分に発揮できない。一方、式（１）で算出される値が１５．００を超えると、溶接金属の強度が高くなり過ぎ、靱性や耐割れ性が低下する。
したがって、式（１）で算出される値は、０．６０以上１５．００以下である。
なお、式（１）の各［成分］に設けた係数は、実験の結果に基づいて規定したものであり、各成分が効果に与える影響の強さを考慮したものである。
【００５５】
＜式（２）＞
Ｌｉ、酸可溶性Ａｌ、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量は、優れた靱性を確保するために、式（２）で示される「７．５×［Ｌｉ］−［酸可溶性Ａｌ］＋１０×［炭酸塩に由来しないＣ］＋［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｕ］≧１．５０」（式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である）を満たす必要がある。
式（２）の酸可溶性Ａｌは、耐気孔性を確保するために必要な成分であるが、含有量が多過ぎると溶接金属において粗大なフェライト組織を形成させ、溶接金属の靱性を低下させてしまう。一方、式（２）のＬｉは、溶接金属中のＡｌ量を低減させ、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕは、粗大なフェライト組織の形成を抑制する。そして、式（２）で算出される値が１．５０未満であると、粗大なフェライト組織の形成を抑制する効果が十分に得られず、溶接金属の靱性が低下する。
したがって、式（２）で算出される値は、１．５０以上であり、好ましい下限は３．００である。
なお、式（２）の各［成分］に設けた係数は、実験の結果に基づいて規定したものであり、各成分が効果に与える影響の強さを考慮したものである。
【００５６】
＜式（３）＞
Ｆ、酸可溶性Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、ＣＯ２の含有量は、優れた耐気孔性を確保するために、式（３）で示される「０．３３×［Ｆ］＋［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ２］≧３．００」（式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である）を満たす必要がある。
式（３）の各成分は、溶接金属を大気から保護し、耐気孔性を向上させる効果を発揮する。式（３）で算出される値が３．００未満であると、耐気孔性を向上させる効果を十分に発揮できない。
したがって、式（３）で算出される値は、３．００以上である。
なお、式（３）の各［成分］に設けた係数は、実験の結果に基づいて規定したものであり、［Ｆ］に設けた係数０．３３は、Ｆの耐気孔性への寄与が比較的低く、その寄与度合を考慮したものである。
【００５７】
＜式（４）＞
Ｓ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭの含有量は、優れた耐割れ性を確保するために、式（４）で示される「［Ｍｎ］＋［Ｂａ］＋［Ｃａ］＋［Ｓｒ］＋［ＲＥＭ］−２０×［Ｓ］≧−０．６０」（式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である）を満たす必要がある。
式（４）のＳは、溶接作業性を確保するために必須の成分であるが、含有量が多過ぎると耐割れ性を低下させてしまう。一方、Ｍｎ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭは、Ｓによる耐割れ性の低下を抑制する。そして、式（４）で算出される値が−０．６０以上となると、優れた耐割れ性を確保することができる。
したがって、式（４）で算出される値は、−０．６０以上である。
なお、式（４）の各［成分］に設けた係数は、実験の結果に基づいて規定したものであり、各成分が効果に与える影響の強さを考慮したものである。
【００５８】
＜残部：Ｆｅおよび不可避的不純物＞
本実施形態に係るワイヤは、７１〜９１質量％のＦｅを含有するとともに、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、不可避的不純物として、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎなどを含有していてもよい。そして、その含有量は、ワイヤ全質量当たり、Ｓｎ：０．０５質量％以下、Ｐｂ：０．０５質量％以下、Ｎ：０．１質量％以下である。
また、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎなどについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、Ｏについては、炭酸塩や各種酸化物を構成する成分として、あるいは鋼製外皮や金属粉末中の微量成分として含有されてもよい。
さらに、前記した下限値が０質量％であるＣａ、Ｓｒ、ＲＥＭ等、上限値のみ規定しているＰ、必須成分ではないＣ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、後記するＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｓｉ、Ｚｎについても、不可避的不純物として、所定量以下（例えば、ワイヤ全質量当たり０．１質量％以下）含まれていてもよい。
なお、不可避的不純物として挙げた各元素の含有量は、当然、０質量％であってもよい。
【００５９】
本実施形態に係るワイヤは、以下に記載するとおり、前記各成分に加えて、別の成分をさらに含有してもよく、更なる要件を満たすのが好ましい。
なお、後記する各成分源としては、鋼製外皮に添加されるもののほか、フラックスに添加される、単体金属や合金粉などが挙げられる。
【００６０】
＜Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗのうちの１種以上＞
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗは、いずれも必須成分ではないが、溶接金属の強度を向上させる効果を発揮することから、高い強度が要求される場合は、これらの成分のうちの１種以上をワイヤに含有させればよい。しかし、これらの成分の総含有量が４．００質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなり過ぎ、靱性や耐割れ性が低下する。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗのうちの１種以上を含有する場合、これらの成分の総含有量は、ワイヤ全質量当たり４．００質量％以下であるのが好ましい。
【００６１】
＜Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏのうちの１種以上＞
Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏは、いずれも必須成分ではないが、溶接金属の強度を向上させる効果を発揮することから、高い強度が要求される場合は、これらの成分のうちの１種以上をワイヤに含有させればよい。しかし、これらの成分の総含有量が１．００質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなり過ぎ、靱性や耐割れ性が低下する。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏのうちの１種以上を含有する場合、これらの成分の総含有量は、ワイヤ全質量当たり１．００質量％以下であるのが好ましい。
【００６２】
＜Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭのうちの１種以上＞
Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭは、前記のとおり、いずれの含有量も０質量％でよいが、これらの成分によって、アークプラズマを安定させ、特に、正極性（＋極側を母材、−極側を溶接棒ホルダに接続する直流溶接）での溶接作業性を向上させたい場合は、これらの成分の総含有量が、ワイヤ全質量当たり０．１５質量％以上となるように１種以上を含有させるのが好ましい。
さらに、正極性での溶接時にワイヤ先端に形成される溶滴を小さくし（あるいはほとんど無くし）、スパッタを小さくさせたい場合は、Ｂａの含有量を０．５０質量％以上、Ｆの含有量を０．５０質量％以上としつつ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭの総含有量が、ワイヤ全質量当たり１．４０質量％以上となるように、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、ＲＥＭのうちの１種以上を含有させるのが好ましい。
【００６３】
＜Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種以上＞
Ｔｉ、Ｚｒは、いずれも必須成分ではないが、アークを集中させ、溶接作業性を向上させる効果を発揮する。これらの成分の総含有量が０．０１質量％未満であると、前記した効果が得られ難い。一方、これらの成分の総含有量が３．００質量％を超えると、アークが集中し過ぎ、かえって溶接作業性が低下する可能性がある。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種以上を含有する場合、これらの成分の総含有量は、ワイヤ全質量当たり０．０１質量％以上３．００質量％以下が好ましい。
【００６４】
＜鉄酸化物：３．００質量％以上＞
鉄酸化物は、必須成分ではないが、溶接金属中の余分なＡｌをスラグとして排出させ、靱性を向上させる効果を発揮する。鉄酸化物をＦｅＯ換算量で３．００質量％以上含有することにより、高い靱性が要求される場合であっても、当該要求を満たすことができる。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、鉄酸化物を含有する場合、ワイヤ全質量当たり、ＦｅＯ換算量で３．００質量％以上含有させるのが好ましい。
なお、鉄酸化物の含有量の上限は特に限定されないものの、例えば、ワイヤ全質量当たり、ＦｅＯ換算量で１０質量％である。
ここで、鉄酸化物とは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４といった酸化鉄や、リチウムフェライト、イルミナイトといった鉄を含む複合酸化物である。
【００６５】
＜Ｍｇの含有形態＞
前記のとおり、Ｍｇは、溶接金属の気孔発生を防止し、溶接金属の靱性を向上させる効果を発揮する。しかし、Ｍｇが金属粉末または合金粉末（金属粉または合金粉）としてワイヤに含有されている場合、当該Ｍｇは、脱酸剤としての効果も発揮する。Ｍｇの含有量うち、金属粉末または合金粉末として含有する分の含有量が０．８０質量％未満であると前記した効果が得られ難い。
したがって、Ｍｇの含有量うち、金属粉末または合金粉末として含有する分の含有量は、ワイヤ全質量当たり０．８０質量％以上であるのが好ましい。
【００６６】
＜Ｂｉ：０．１００質量％以下＞
Ｂｉは、必須成分ではないが、スラグ剥離性を向上させる効果を発揮する。しかし、Ｂｉの含有量が０．１００質量％を超えると靱性が低下してしまう可能性がある。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｂｉを含有する場合、Ｂｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．１００質量％以下が好ましい。
【００６７】
＜Ｂ：０．１００質量％以下＞
Ｂは、必須成分ではないが、溶接金属中の窒素による靱性の低下を防止する効果を発揮する。しかし、Ｂの含有量が０．１００質量％を超えると耐割れ性が低下してしまう可能性がある。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｂを含有する場合、Ｂの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．１００質量％以下が好ましい。
【００６８】
＜Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのうちの１種以上：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの総含有量＞
Ｎａ、Ｋ、Ｃｓは、いずれも必須成分ではないが、Ｌｉと同様、アークプラズマを安定させ、溶接作業性を向上させる効果を発揮する。しかし、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの成分の総含有量が２．５０質量％を超えると、溶接時にスパッタが大量に発生し、溶接作業性が低下する。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのうちの１種以上を含有する場合、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの成分の総含有量は、ワイヤ全質量当たり２．５０質量％以下であるのが好ましい。
【００６９】
＜Ｓｉ：０．０１質量％以上３．００質量％以下＞
Ｓｉは、必須成分ではないが、溶融池表面にスラグを発生させ、溶融池を大気から保護する効果を発揮する。Ｓｉの含有量が０．０１質量％未満であると、前記した効果が得られ難い。一方、Ｓｉの含有量が３．００質量％を超えるとスラグ剥離性が低下する可能性がある。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｓｉを含有する場合、Ｓｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり０．０１質量％以上３．００質量％以下が好ましい。
【００７０】
＜Ｚｎ：１．００質量％以下＞
Ｚｎは、必須成分ではなく、ＭｇやＡｌを合金粉末としてワイヤに含有させるにあたり、一緒に含まれる場合がある。ただし、Ｚｎの含有量が１．００質量％を超えると、溶接時にヒュームが大量に発生し、溶接部の視認が困難となり、溶接作業性を低下させてしまう。
したがって、本実施形態に係るワイヤが、Ｚｎを含有する場合、Ｚｎの含有量は、ワイヤ全質量当たり１．００質量％以下が好ましい。
【００７１】
＜式（５）＞
Ｆ、酸可溶性Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、ＣＯ２の含有量は、ヒューム量に影響を及ぼし、ヒューム量をより確実に低減させたい場合は、式（５）で示される「［Ｆ］＋０．５×［酸可溶性Ａｌ］＋［Ｌｉ］＋［Ｍｇ］＋［ＣＯ２］≦７．００」（式中の［成分］は、ワイヤ全質量当たりのその成分の含有量（質量％）である）を満たすのが好ましい。
式（５）の各成分は、溶接時にヒュームが発生する原因となる。式（５）で算出される値が７．００以下であると、溶接時のヒューム量をより確実に低減させることができる。
したがって、式（５）で算出される値は、７．００以下が好ましい。
なお、式（５）の各［成分］に設けた係数は、実験の結果に基づいて規定したものであり、［Ａｌ］に設けた係数０．５は、Ａｌがこれら成分の中ではヒュームになり難く、添加量増加によるヒューム増加量が比較的少ない点を考慮したものである。
【００７２】
＜その他＞
本実施形態に係るワイヤの鋼製外皮の成分は、特に限定されないが、鋼製外皮の質量に対してＳを０．０００８質量％以上含有させることにより、ワイヤ全体におけるＳの含有量のばらつきを防止することができる。
【００７３】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮の組成や、その他の明示していない特性などについては、従来公知のものであればよく、前記特性によって得られる効果を奏する限りにおいて、限定されないことは言うまでもない。
【００７４】
次に、本実施形態に係るワイヤの製造方法を説明する。
≪ワイヤの製造方法≫
本実施形態に係るワイヤの製造方法としては、帯鋼の長さ方向にフラックスを散布してから包み込み、円形断面となるように成形し伸線する方法や、太径の鋼管にフラックスを充填して伸線する方法がある。しかしながら、いずれの方法でも本発明の効果には影響しないため、いずれの方法で製造してもよい。
【００７５】
本実施形態に係るワイヤの製造方法は、以上説明したとおりであるが、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、本発明の効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。
【実施例】
【００７６】
次に、本発明に係るフラックス入りワイヤについて、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
≪試験材作製≫
鋼製外皮にフラックスを充填して、表１、２に示すワイヤ成分を有するフラックス入りワイヤ（ワイヤ径：１．６ｍｍ）を作製した。なお、フラックス入りワイヤに含有される各成分の量は、ＪＩＳ  Ｇ  １２５３：２００２およびＪＩＳ  Ｚ  ２６１３：１９９２に準じて、測定した。
【００７７】
表１、２に示すワイヤの成分は、ワイヤ全質量当たりの質量％であり、残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。なお、表２の「金属粉」とは、金属粉末または合金粉末を示している。
また、各試験で使用した鋼板の成分を表３、４に示す。なお、鋼材は、表３、４の両方の成分を満たしつつ、残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
また、各試験での溶接条件を表５、６、７に示す。
【００７８】
【表１】
0006762131.tif 000002
【００７９】
【表２】
0006762131.tif 000003
【００８０】
【表３】
0006762131.tif 000004
【００８１】
【表４】
0006762131.tif 000005
【００８２】
【表５】
0006762131.tif 000006
【００８３】
【表６】
0006762131.tif 000007
【００８４】
【表７】
0006762131.tif 000008
【００８５】
≪評価≫
＜溶接作業性＞
溶接作業性は、ワイヤ溶融量当たりのヒューム発生量、ワイヤ溶融量当たりのスパッタ発生総量、ワイヤ溶融量当たりの大粒スパッタ発生量によって、定量的に評価した。
【００８６】
＜溶接作業性：ヒューム発生量＞
ヒュームの発生量については、表５に示す条件にて溶接を実施して評価を行った。
ワイヤ溶融量当たりのヒューム発生量は、時間当たりのヒューム発生量を時間当たりのワイヤ溶融量で割ることで算出した。時間当たりのヒューム発生量は、ＪＩＳ  Ｚ  ３９３０：２０１３に従い、電流２７０Ａにて測定した。時間当たりのワイヤ溶融量は、ヒューム発生量測定条件と同溶接条件にて溶接し、ワイヤ重量減少量を、溶接時間で割ることで算出した。
ワイヤ溶融量当たりのヒューム発生量が８％を超えた場合はヒューム発生量が多く不合格（×）、８％以下であって５％を超える場合は合格（△）、５％以下の場合はより好ましい結果（○）、として判定した。
【００８７】
＜溶接作業性：スパッタ発生量＞
スパッタの発生量については、表６に示す条件にて溶接を実施して評価を行った。
ワイヤ溶融量当たりのスパッタ発生総量は、時間当たりのスパッタ発生量を時間当たりのワイヤ溶融量で割ることで算出した。ワイヤ溶融量当たりの大粒スパッタ発生量は、１ｍｍ以上のスパッタについて、時間当たりの発生量を時間当たりのワイヤ溶融量で割ることで算出した。詳細には、図１Ａおよび図１Ｂに示す２つの銅製の捕集箱１内にて溶接を行ない、スパッタを捕集した。捕集したスパッタの総重量を計測するとともに、スパッタをＪＩＳ  Ｚ  ８８１５：１９９４に従って篩分けし、１ｍｍ以上の大粒スパッタのみの重量を計測した。
そして、図１Ａ、図１Ｂに示すとおり、スパッタの発生量の測定は、２つの捕集箱１の間に、被溶接材Ｗを置き、トーチ２を被溶接材Ｗ上に配置して、前記のとおり、表６に示す条件にて溶接して実施した。
ワイヤ溶融量当たりのスパッタ発生総量が９％以下、ワイヤ溶融量当たりの大粒スパッタ発生量が３％以下の場合を合格（○）、ワイヤ溶融量当たりのスパッタ発生総量が９％を超えた場合はスパッタ発生量が多く不合格（×）、ワイヤ溶融量当たりの大粒スパッタ発生量が３％を超えた場合をスパッタが大きく不合格（×）と判定した。
【００８８】
＜耐気孔性＞
耐気孔性については、表５に示す条件で実施した「溶接作業性：ヒューム発生量」の溶接作業途中に、ビード表面にピットやガス溝などの気孔欠陥を発生させずに溶接できれば合格（○）、気孔欠陥なく溶接できなければ不合格（×）とした。
なお、耐気孔性が不合格の場合、機械的性質（引張強さおよび靱性）、耐割れ性、拡散性水素量に関する試験は行わなかった。
【００８９】
＜溶接金属の機械的性質：引張強さおよび靱性＞
溶接金属の機械的性質（引張強さおよび靱性）については、表７に示す条件にて溶接金属を作成し、これから試験片を採取して、試験により評価した。
引張試験片（ＪＩＳＡ１号片）を溶接金属中央、板厚中央から採取し、引張試験はＪＩＳ  Ｚ  ３１１１：２００５に基づいて室温にて実施し評価した。
溶接金属の引張強さは、４３０ＭＰａ未満を不合格（×）、４３０ＭＰａ以上を合格（○）、そして、合格に該当するものの中でも、４３０ＭＰａ以上６７０ＭＰａ以下の場合は特に良好（◎）と判定した。
【００９０】
衝撃試験片（ＪＩＳＶノッチ試験片）を溶接金属中央、板厚中央から採取し、衝撃試験もＪＩＳ  Ｚ  ３１１１：２００５に基づいて０℃および−３０℃にて実施し評価した。
０℃での衝撃吸収エネルギーが４７Ｊ未満ならば不合格（×）、４７Ｊ以上ならば合格（○）、そして、合格に該当するものの中でも、０℃での衝撃吸収エネルギーが１００Ｊ以上かつ−３０℃での衝撃吸収エネルギーが４７Ｊ以上の場合は特に良好（◎）と判定した。
【００９１】
＜耐割れ性＞
耐割れ性については、ＪＩＳ  Ｚ  ３１５５：１９９３に基づいて、Ｃ型拘束割れ試験を行い、その試験の結果により評価した。詳細には、溶接電流を２８０Ａ、溶接速度を４０ｃｍ／分とし、Ｘ線透過試験を行い、割れが生じていたものを不合格（×）、割れが生じていなかったものを合格（○）とした。
【００９２】
＜拡散性水素量＞
拡散性水素量について、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１８：２００７に基づいてガスクロマトグラフ法にて測定し、１５ｍＬ／１００ｇ以下のものを合格（○）、１５ｍＬ／１００ｇを超えたものを不合格（×）とした。
【００９３】
以上の各種試験の結果を、下記表８に示す。
【００９４】
【表８】
0006762131.tif 000009
【００９５】
≪結果の検討≫
表８に示すように、本発明の発明特定事項を満足するワイヤＮｏ．１〜４８は、溶接作業性に優れるだけでなく、溶接金属の拡散性水素量が少ないとともに耐気孔性と耐割れ性に優れ、さらに、溶接金属の引張強さおよび靱性にも優れることがわかった。
【００９６】
一方、表８に示すように、ワイヤＮｏ．４９〜７４は本発明の発明特定事項を満足しなかったことから、いずれかの評価項目において合格の結果が得られなかった。詳細には、以下のとおりである。
【００９７】
ワイヤＮｏ．４９は、Ｌｉ、Ｓの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、スパッタが大きく且つスパッタ発生量が多いとともに、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５０は、Ｌｉ、Ｍｇの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５１は、Ｌｉ、Ｍｇの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
【００９８】
ワイヤＮｏ．５２は、Ｌｉ、Ｍｇの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５３は、Ｆ、Ｌｉの含有量が多かったことから、スパッタ発生量とヒューム発生量とが多かった。
ワイヤＮｏ．５４は、Ｆの含有量が多かったことから、ヒューム発生量が多かった。
【００９９】
ワイヤＮｏ．５５は、Ｌｉの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５６は、Ｌｉの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５７は、Ｌｉ、Ｍｇの含有量が少なく、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５８は、Ｎｉの含有量が多かったことから、耐割れ性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．５９は、Ｆの含有量が少なく、Ｍｎの含有量が多かったことから、耐割れ性、拡散性水素量が不合格という結果となった。
【０１００】
ワイヤＮｏ．６０は、酸可溶性Ａｌの含有量が多く、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．６１は、酸可溶性Ａｌの含有量が少なかったことから、耐気孔性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．６２は、Ｍｇ、Ｃ、Ｃｕの含有量が多かったことから、スパッタ発生量が多く、靱性および耐割れ性が不合格という結果になってしまった。
ワイヤＮｏ．６３は、Ｓの含有量が多く、式（４）で算出される値が小さかったことから、耐割れ性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．６４は、ＣＯ２、ＲＥＭの含有量が多かったことから、スパッタ発生量が多くなってしまった。
ワイヤＮｏ．６５は、Ｂａの含有量が多かったことから、スパッタ発生量が多くなってしまった。
【０１０１】
ワイヤＮｏ．６６は、Ｓｒの含有量が多かったことから、スパッタ発生量が多くなってしまった。
ワイヤＮｏ．６７は、Ｆ、Ｃａの含有量が多かったことから、スパッタ発生量が多くなってしまった。
【０１０２】
ワイヤＮｏ．６８は、Ｐの含有量が多かったことから、耐割れ性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．６９は、式（３）で算出される値が小さかったことから、耐気孔性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．７０は、式（２）で算出される値が小さかったことから、靱性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．７１は、式（１）で算出される値が大きかったことから、耐割れ性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．７２は、式（４）で算出される値が小さかったことから、耐割れ性が不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．７３は、式（１）で算出される値が小さかったことから、引張強さが不合格という結果となった。
ワイヤＮｏ．７４は、Ｌｉの含有量が少なかったことから、靱性が不合格という結果となった。
【０１０３】
以上より、本発明に係るフラックス入りワイヤによれば、溶接作業性に優れるだけでなく、溶接金属の拡散性水素量が少ないとともに耐気孔性と耐割れ性に優れ、さらに、溶接金属の引張強さおよび靱性にも優れることが確認できた。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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