(57)【要約】【課題】溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を精度良く簡便に予測することができる方法、及び当該予測方法に基づいて溶接金属部の機械的特性を高精度で予測し得る方法を提供する。【解決手段】単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する方法であって、（ａ）母材及び溶接材料の各成分、並びに溶接条件に基づき、溶接金属部の組成、晶出物情報、及び第１溶接パスから最終溶接パスに至る冷却温度履歴を算出する基礎情報算出手段と、（ｂ）熱力学的計算によって算出するアシキュラーフェライトの変態開始温度および変態終了温度に基づき、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段と、を包含するアシキュラーフェライト変態率の予測方法である。【選択図】  図１
2004268062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する方法であって、
（ａ）母材及び溶接材料の各成分、並びに溶接条件に基づき、溶接金属部の組成、晶出物情報、及び第１溶接パスから最終溶接パスに至る冷却温度履歴を算出する基礎情報算出手段と、
（ｂ）熱力学的計算によって算出するアシキュラーフェライトの変態開始温度および変態終了温度に基づき、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段と、
を包含することを特徴とするアシキュラーフェライト変態率の予測方法。
【請求項２】
前記（ｂ）は、前記（ａ）の冷却温度履歴を微小時間に区切り、該微小時間毎における温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を順次算出することにより、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測するものである請求項１に記載の予測方法。
【請求項３】
前記（ａ）の冷却温度履歴として、複数パス溶接において、オーステナイト変態が終了する温度以上に加熱される最後の加熱冷却過程における、最高温度からの冷却時の温度履歴を用いるものである請求項１または２に記載の予測方法。
【請求項４】
前記アシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）は、下式（１）に基づいて算出するものである請求項２または３に記載の予測方法。
ＸＡＦ（Ｔ）＝１−ｅｘｐ（−Ａ０×α×ｔｎ）        …  （１）
但し、ｎ＝０．３〜０．７
式中、ＸＡＦ（Ｔ）は温度Ｔにおけるアシキュラーフェライトの変態率、
Ａ０は核生成定数、
αはアシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると
仮定したときのパラボリックレイト定数、
ｔは温度Ｔにおける保持時間（秒）、
ｎはアシキュラーフェライト変態率の時間依存性を表す指数
である。
【請求項５】
前記ｎは０．５である請求項４に記載の予測方法。
【請求項６】
前記Ａ０は、請求項１に記載の溶接金属部の晶出物情報Ｎと温度Ｔの関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）に基づいて算出するものである請求項４に記載の予測方法。
【請求項７】
前記関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）は、
或る溶接金属部の晶出物情報Ｎｉを予め実測により算出すると共に、
該溶接金属部を温度Ｔｉで保持したときのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔｉ）を、保持時間ｔを変化させて少なくとも２点測定することにより、晶出物情報Ｎｉ及び温度Ｔｉにおける関数Ａ０（Ｎｉ，Ｔｉ）を求め、
前記操作を繰返すことにより作成するものである請求項６に記載の予測方法。
【請求項８】
前記関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）に基づき、ｎ及びＡ０を算出するものである請求項６または７に記載の予測方法。
【請求項９】
前記（ｂ）のアシキュラーフェライトの変態開始温度は、溶接金属部の組成、及び熱力学的計算による無拡散変態の駆動力に基づいて算出するものである請求項１〜８のいずれかに記載の予測方法。
【請求項１０】
前記アシキュラーフェライトの変態開始温度は、無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌになったときの温度とするものである請求項９に記載の予測方法。
【請求項１１】
前記（ｂ）のアシキュラーフェライトの変態終了温度は、溶接金属部の組成、及び冷却温度履歴に基づいて決定され、
未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγと、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）が交差する温度；若しくはＭｓ点のうち、いずれか高い温度をＴ０としたとき、Ｔ０〜（Ｔ０−５０℃）の範囲とするものである請求項１〜１０のいずれかに記載の予測方法。
【請求項１２】
単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、該溶接金属部の機械的特性との関係を予め定めておき、
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法によって予測される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、前記予め定められている溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と機械的特性との関係を照合することにより、溶接金属部の機械的特性を予測することを特徴とする溶接金属部の特性予測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等の溶接一般において、溶接施工後における溶接金属部に占めるアシキュラーフェライト変態率（面積率）を予測する方法、及び当該予測方法に基づいて溶接金属部の機械的特性を予測する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、船舶、鉄骨、橋梁等の建築構造物の溶接施工に当たっては様々な溶接法が適用されている。こうした溶接施工を実施する際に、施工後における溶接金属部（溶接金属部全体またはその一部を意味し、本発明では両方を包含している）の機械的特性を予め予測することは、目標とする特性の溶接金属部を得るうえで重要である。ところで上記溶接金属部の機械的特性は、溶接金属部の組成（使用する母材及び溶接材料が溶け合って溶接金属を形成しているときの組成）及び組織によって決定されるが、特に溶接金属部の組織まで考慮して機械的特性を予測する方法は、未だ提供されていない。
【０００３】
例えば下記特許文献１〜３はいずれも、溶接金属部の機械的特性を予測する技術に関するものであるが、母材成分、溶接条件、溶接金属組成等は考慮しているものの、組織については考慮されていない。
【０００４】
このうち特許文献１には、サブマージアーク溶接に関して、母材成分、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ成分およびフラックス成分から溶接金属の組成を予測する技術について提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、溶接金属および／または母材熱影響部の組成および熱履歴と、溶接金属および／または母材熱影響部の機械的特性との関係を予め求めておき、（ｉ）母材形状、開先形状等の溶接施工条件パラメータと、（ｉｉ）溶接金属成分のデータベースに基づく溶接金属の熱伝導度および密度と、（ｉｉｉ）母材成分のデータベースに基づく母材の熱伝導度および密度を用い、演算によって溶接金属および／または母材熱影響部の組成および熱履歴を求め、該演算によって求められた組成および熱履歴と、前記予め求められている溶接金属および／または母材熱影響部の組成および熱履歴と機械的特性との関係を照合することにより、溶接金属および／または母材熱影響部の機械的特性を予測する方法が開示されている。
【０００６】
更に特許文献３には、特定の母材と特定のワイヤを用いて、種々の溶接条件で溶接を行ったときの冷却速度と、溶接金属の再熱部および原質部の夫々について機械的特性との関係を予め調べておくと共に、前記特定の母材と特定のワイヤを用いて種々の溶接条件で溶接を行なったときの再熱部と原質部の断面の面積比を予め調べておき、前記特定の母材と特定のワイヤを用いて溶接を行う際の板厚等から計算によって求められる冷却速度と機械的特性との関係、および溶接条件と前記再熱部と原質部の面積比との関係を照合することにより、溶接金属の機械的特性を予測する方法が開示されている。
【０００７】
この様に上記特許文献１〜３はいずれも、母材成分、溶接条件、溶接金属組成等の関係を予めデータベース化しておき、当該データベースに基づいて母材成分や溶接条件を予測するというものであり、溶接金属部の機械的特性を支配している組織については考慮されていない。その為、使用する母材成分や溶接条件が変化すると機械的特性の予測精度が低下するという問題がある。
【０００８】
一方、溶接金属部を構成する組織のなかでも特にアシキュラーフェライトは非常に微細な組織であり、当該溶接金属部の機械的特性を決定するうえで重要な組織である。従って、溶接金属部に占めるアシキュラーフェライト変態率（アシキュラーフェライト分率）を解析的に精度良く予測し得る方法であって、当該方法に基づいて溶接金属部の機械的特性を予測できる方法の提供が切望されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２８５０７７３号（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２００２−７９３７５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開２００２−１７８１４７号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、その目的は、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を精度良く簡便に予測することができる方法、及び当該予測方法に基づいて溶接金属部の機械的特性を高精度で予測し得る方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し得た本発明に係る溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率（分率）を予測する方法は、単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する方法であって、
（ａ）母材及び溶接材料の各成分、並びに溶接条件に基づき、溶接金属部の組成、晶出物情報、及び第１溶接パスから最終溶接パスに至る冷却温度履歴を算出する基礎情報算出手段と、
（ｂ）熱力学的計算によって算出するアシキュラーフェライトの変態開始温度および変態終了温度に基づき、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段と、
を包含するところに要旨を有するものである。
【００１２】
ここで、上記（ａ）の冷却温度履歴としては、複数パス溶接において、オーステナイト変態が終了する温度以上に加熱される最後の加熱冷却過程における、最高温度からの冷却時の温度履歴を用いることが推奨される。
【００１３】
また、上記（ｂ）の「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段」を実施するに当たっては、まず、（ｂ−１）アシキュラーフェライトが変態を開始する温度（変態計算開始温度）を決定したうえで、（ｂ−２）上記変態計算開始温度からアシキュラーフェライトの変態率を算出していく（具体的には、冷却温度履歴を微小時間に区切ったときの、該微小時間毎における温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を順次算出していく）と共に、当該ＸＡＦ（Ｔ）に対応した未変態γ中の炭素濃度Ｃγを求め、このＣγが変態終了条件（後記する）を満たしたときの温度を、アシキュラーフェライトが変態を終了する温度（変態計算終了温度）と定め、当該変態計算終了温度までの計算値を、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦとする。
【００１４】
このうち「アシキュラーフェライトの変態開始温度（変態計算開始温度）」は、溶接金属部の組成、及び熱力学的計算による無拡散変態の駆動力に基づいて算出することができ、具体的には、当該無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌになったときの温度とする。
【００１５】
一方、「アシキュラーフェライトの変態終了温度（変態計算終了温度）」は、溶接金属部の組成、及び冷却温度履歴に基づいて決定されるもので、
未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγと、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）が交差する温度；若しくはＭｓ点のうち、いずれか高い温度をＴ０としたとき、Ｔ０〜（Ｔ０−５０℃）の範囲とする。
【００１６】
また、温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）は、下式（１）に基づいて算出することができる。
【００１７】
ＸＡＦ（Ｔ）＝１−ｅｘｐ（−Ａ０×α×ｔｎ）        …  （１）
但し、ｎ＝０．３〜０．７
式中、ＸＡＦ（Ｔ）は温度Ｔにおけるアシキュラーフェライトの変態率、
Ａ０は核生成定数、
αはアシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると仮定したときのパラボリックレイト定数、
ｔは温度Ｔにおける保持時間（秒）、
ｎはアシキュラーフェライト変態率の時間依存性を表す指数
である。
【００１８】
このうちＡ０及びｎは、上述した溶接金属部の晶出物情報Ｎと温度Ｔの関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）及びｎ（Ｎ，Ｔ）に基づいて算出することができる。この関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）及びｎ（Ｎ，Ｔ）は、或る溶接金属部の晶出物情報Ｎｉを予め実測により算出すると共に、該溶接金属部を温度Ｔｉで保持したときのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔｉ）を、保持時間ｔを変化させて少なくとも２点測定することにより、晶出物情報Ｎｉ及び温度Ｔｉにおける関数Ａ０（Ｎｉ，Ｔｉ）、及びｎ（Ｎｉ，Ｔｉ）を求め、これらの操作を繰返すことにより作成することができる。この様にして作成された関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）に基づいて上記Ａ０を、関数ｎ（Ｎ，Ｔ）に基づいて上記ｎを算出することができる。
【００１９】
上記関数ｎ（Ｎ，Ｔ）に基づいて算出されるｎは、０．３〜０．７の範囲とするが、或いは、理論値としてｎ＝０．５を採用してもよい。
【００２０】
更に本発明には、単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、該溶接金属部の機械的特性との関係を予め定めておき、上述した方法によって予測される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、前記予め定められている溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と機械的特性との関係を照合することにより、溶接金属部の機械的特性を予測する溶接金属部の特性予測方法も包含される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、溶接金属部の機械的特性を精度良く簡便に予測し得る方法を提供すべく、従来では考慮されていなかった溶接金属部の組織に着目して鋭意検討してきた。溶接によって形成される溶接金属部は、一般に第一溶接パスから最終溶接パスにわたって各パス毎に加熱・冷却が繰返される為、溶接条件によっては、主として酸化物からなる晶出物［（Ｍｎ，Ｔｉ，Ｓｉ）Ｏ、（Ａｌ，Ｍｎ）Ｏ等］が生成したり、変態組織（フェライト、パーライト、マルテンサイト、ベイナイト、アシキュラーフェライト等）が大きく変化するが、従来は、これらの影響があまり考慮されていなかったからである。
【００２２】
その結果、本発明者らは、溶接金属部の組織を予測し、これに基づいて当該溶接金属部の機械的特性を精度よく予測し得る方法を突き止め、先に出願を済ませている（特願２００２−１２５３０１号、以下、先願発明と呼ぶ）。
【００２３】
上記先願発明は、溶接部を複数のメッシュ領域に区画し、各メッシュ領域に対して、▲１▼メッシュ領域温度計算（最終溶接パス終了まで単位時間経過毎に、母材成分、ワイヤ成分あるいは当該単位時間経過前の溶接金属組成と溶接条件とに基づいて当該単位時間経過後におけるメッシュ領域温度を順次求めて第１次溶接パスから最終溶接パスに至る温度履歴を算出する方法）、▲２▼溶接金属組成計算（最終溶接パス終了まで単位時間経過毎に、母材成分、ワイヤ成分、シールドガス成分あるいは当該単位時間経過前の溶接金属組成と当該単位時間経過後におけるメッシュ領域温度とに基づいて当該単位時間経過後の溶接金属組成を求める方法）、▲３▼変態組織計算（メッシュ領域内における変態組織の分率を含む変態組織情報を求める方法）の各計算を行った後、上記の各メッシュ領域における最終溶接パス終了後の変態組織情報に基づいて、予め実測により求められた組織と材質との関係から上記溶接金属部の材質を予測する材質計算を行なうというものである。上記先願発明によれば、溶接金属部の機械的特性を予測するうえで重要な決定因子である溶接金属部の組成、晶出物、及び温度履歴［特に、最終組織に最も影響する「最後の加熱冷却過程」（後記する）に対してのみ前述した▲３▼の変態組織計算を行なうことにより、計算負荷が軽減され、迅速に特性を予測することが可能となる］を精度良く予測できる為、従来法に比べて溶接金属部の予測精度を高めることができる。
【００２４】
この様に上記先願発明は、溶接金属部の組織を初めて精度良く予測する方法を提供できた点で、極めて有用であるが、当該先願発明には、アシキュラーフェライト変態率を予測する方法までは具体的に開示していない。前述した通り、アシキュラーフェライトは溶接金属部の機械的特性を決定する重要な組織であることは充分認識されていながらも、非常に微細な組織である為、アシキュラーフェライトの核生成・成長状況等は正確に把握されておらず、アシキュラーフェライトの組織予測モデルすら確立されていないのが実情である。
【００２５】
図２に、溶接金属部を構成する組織の模式図を示す。図中、１はアロトリオモルフィックフェライト（ａｌｌｏｔｒｉｏｍｏｒｐｈｉｃ  ｆｅｒｒｉｔｅ；一般に粒界フェライトと呼ばれる）、２は針状構造を有するウイッドマンスタッテンフェライト（ｗｉｄｍａｎｓｔａｔｔｅｎ  ｆｅｒｒｉｔｅ）、３はアシキュラーフェライト（ａｃｉｃｕｌａｒ  ｆｅｒｒｉｔｅ）、４はパーライト、５はマイクロフェース（ｍｉｃｒｏｐｈａｓｅ）である。
【００２６】
図２に示す通り、溶接金属部は、アロトリオモルフィックフェライト１、ウイッドマンスタッテンフェライト２、アシキュラーフェライト３、パーライト４、及びマイクロフェース５の組合わせで構成されており、これらの組織分率は、使用する母材・溶接材料の各成分や溶接条件等によって変化する。このうちアシキュラーフェライト３の領域を拡大したのが図２（ｂ）であり、アシキュラーフェライト３の隙間には、パーライト４及びマイクロフェース５が生成する、という複雑な構造を有している。
【００２７】
上述した組織のうち、アロトリオモルフィックフェライト及びウイッドマンスタッテンフェライトについては、Ｂｈａｄｅｓｈｉａによる文献１（Ｈ．Ｋ．Ｄ．Ｈ．  Ｂｈａｄｅｓｈｉａ，  Ｌ．−Ｅ．  Ｓｅｖｅｎｓｓｏｎ：Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｗｅｌｄ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ，  Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  （１９９３），  ｐ１０９−１７８）や、Ｉｃｈｉｋａｗａらによる文献２［Ｋａｚｕｔｏｓｈｉ  Ｉｃｈｉｋａｗａ，  Ｈ．Ｋ．Ｄ．Ｈ．  Ｂｈａｄｅｓｈｉａ（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｗｅｌｄ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ４，  ＩＯＭ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  （１９９８），  ｐ３０２−３２０）］によって詳細なモデルが提唱されている。
【００２８】
しかしながら、アシキュラーフェライト３の組織予測モデルは未だ提供されていない。例えば上記参考文献１には、アシキュラーフェライト変態率（Ｖａ）を間接的に算出する式として、下式が開示されているに過ぎない。
【００２９】
Ｖａ＝１−Ｖα−Ｖｗ−Ｖｍ
（式中、Ｖａはアシキュラーフェライト分率、
Ｖαはアロトリオモルフィックフェライト分率、
Ｖｗはウイッドマンスタッテンフェライト分率、
Ｖｍはマイクロフェース分率を夫々、意味する。）
上式は、「組織はアロトリオモルフィックフェライト、ウイッドマンスタッテンフェライト、マイクロフェース、及びアシキュラーフェライトから構成されている」という前提のもとにＶα、Ｖｗ、Ｖｍを夫々、計算により予め算出しておき、これらの合計を引算することにより、アシキュラーフェライト分率（Ｖａ）を間接的に算出するというものである。従って、上記方法に基づいてアシキュラーフェライト分率を算出するには、アシキュラーフェライト以外の組織を夫々、算出しなければならない為、非常に煩雑な手間を要する。しかも上式で算出されたアシキュラーフェライト分率は、実測値と必ずしも一致していない。前述した図２（ｂ）に示す通り、実際には、アシキュラーフェライト同士の隙間には、マイクロフェースの他にパーライトが形成されるが、上式では、当該組織について何ら考慮されていないからである。
【００３０】
そこで本発明者らは、溶接金属部を構成する組織のなかでも特にアシキュラーフェライトの変態率を、直接的に精度良く且つ簡便に予測し得る方法を提供すべく基礎実験を重ねてきた。その結果、アシキュラーフェライトの核生成・成長状況等を正確に捉えることに初めて成功すると共に、当該実験結果に基づき、アシキュラーフェライト変態率を、温度Ｔと溶接金属部の晶出情報Ｎとの関数として表すことにも成功し、最終的に本発明を完成した次第である。
【００３１】
以下、本発明に係る溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測する方法について、上記一連の基礎実験も含めて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明法を実施する為の手順を示すフローチャートであり、母材と溶接材料を用い、単一または複数パスによりアーク溶接に代表される溶接施工した場合を想定したものである。具体的には、各手段を実行するプログラムが記憶装置により記憶された材質予測計算機を用いて実施することになる。
【００３２】
（ａ）基礎情報算出手段
上記（ａ）は、母材及び溶接材料の各成分、並びに溶接条件に基づき、溶接金属部の組成、晶出物情報、及び第１パスから最終溶接パスに至る冷却温度履歴を算出する基礎情報算出手段（図１では「基礎情報算出手段」と表す）である。
【００３３】
このうち原材料である溶接材料としては、ソリッドワイヤ、コアドワイヤ等が挙げられるが、更にソリッドワイヤとフラックスを併用するサブマージ用溶接材料も例示される。また、上記溶接条件としては、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、パス間温度（次パスの溶接が開始される際の溶接部許容温度）、母材形状（板厚）、開先形状、溶接長さ、パス数等が挙げられ、更には、これらのデータから算出されるパス溶接時間（１パス当たりに要する溶接時間＝溶接長さ／溶接速度）等の２次元情報も包含される。
【００３４】
これら母材及び溶接材料の各成分、並びに溶接条件に基づき、（ｉ）溶接金属部の組成、（ｉｉ）晶出物情報（例えば晶出物の組成、平均粒径、及び単位面積当たりの個数）、及び（ｉｉｉ）第１溶接パスから最終溶接パスに至る冷却温度履歴（以下、単に「冷却温度履歴」と呼ぶ場合がある）を算出しておく。これらは、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を精度良く予測するうえで重要な基本的パラメーターとなるからである。
【００３５】
尚、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）を算出する方法は本発明の特徴部分ではなく、既知の方法を採用することができ、例えば前述した特許文献１〜３に記載の方法を参照すれば良い。更には上記先願発明の方法に基づいて算出することも可能であり、その詳細は前述した通りであるが、要約すると、母材成分及びワイヤ成分、並びに溶接条件を上記材質予測計算機に入力し、記憶装置に格納されたデータベース［事前に実験等により調査されたものであって、具体的には、▲１▼組成（母材、溶接金属）と、液相線温度、固相線温度、加熱過程においてオーステナイト変態が終了する温度（オーステナイトが生成し始める温度）、冷却過程においてフェライト変態が終了する温度等との関係を示す状態図データベース、▲２▼溶接金属組成と晶出する晶出物の種類、溶融加熱温度および同温度から固相線温度までの凝固時間と晶出物の平均粒径及び晶出量（単位面積当たりの個数）を示す晶出物データベース等］に基づいて算出すればよい。
【００３６】
この様にして算出される上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の基礎情報のうち、（ｉｉｉ）の冷却温度履歴は、前述した方法に従って算出される溶接金属部の温度履歴（第一溶接パスから最終溶接パスにわたって各パス毎に繰返される加熱・冷却の履歴を表したもの）に基づいて決定される。本発明では先願発明と同様、上記冷却温度履歴として、複数パス溶接において、オーステナイト変態が終了する温度以上に加熱される最後の加熱冷却過程（以下、「最後の加熱冷却過程」と略記する場合がある）における、最高温度からの冷却時の温度履歴（以下、「最後のオーステナイト変態後の冷却速度」と呼ぶ場合がある）を用いることが推奨される。これは、溶接金属部の温度履歴を全て算出し、これら全部の温度履歴に基づいて溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出することは負荷が大きくなり過ぎること；一方、アシキュラーフェライトの変態に最も大きく寄与するのは冷却温度履歴であり、特に最も影響するのは「最後の加熱冷却過程」と考えられる為、当該「最後の加熱冷却過程」における「最後のオーステナイト変態後の冷却速度」に基づいて溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出したとしても、高度の予測精度が維持されるからである。
【００３７】
（ｂ）溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段
上記（ｂ）は、熱力学的計算によって算出するアシキュラーフェライトの変態開始温度および変態終了温度に基づき、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測するものであり、図１では、「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段」と表す。
【００３８】
詳細には上記（ｂ）を実施するに当たっては、まず、（ｂ−１）アシキュラーフェライトが変態を開始する温度（変態計算開始温度）を決定したうえで、（ｂ−２）上記変態計算開始温度からアシキュラーフェライトの変態率を算出していく（具体的には、冷却温度履歴を微小時間に区切ったときの、該微小時間毎における温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を順次算出していく）と共に、当該ＸＡＦ（Ｔ）に対応した未変態γ中の炭素濃度Ｃγを求め、このＣγが変態終了条件（後記する）を満たしたときの温度を、アシキュラーフェライトが変態を終了する温度（変態計算終了温度）と定め、当該変態計算終了温度までの計算値を、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦとする。
【００３９】
以下、上記（ｂ）につき、基礎実験の経緯も交えて詳細に説明する。
【００４０】
（ｂ−１）アシキュラーフェライトの変態計算開始温度の決定
まず、アシキュラーフェライトが変態を開始する温度を決定する。これにより、アシキュラーフェライト変態率の計算を開始する温度が決定される。
【００４１】
上記アシキュラーフェライトの変態計算開始温度は、溶接金属部の組成、及び熱力学的計算による無拡散変態の駆動力に基づいて算出され、具体的には、無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌになったときの温度とする。本発明では、「アシキュラーフェライトの変態開始温度は、ベイナイト変態が開始する温度と同義である」と考え、ベイナイト変態計算を開始する温度として採用されている「無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌになったときの温度」を、本発明でも採用することとした。
【００４２】
上述したアシキュラーフェライトの変態計算開始温度の決定方法につき、図７を用いて、より詳細に説明する。図７は、アシキュラーフェライトの変態計算開始温度、及び変態計算終了温度（後記する）の決定法を示すグラフであり、このうち図７（ａ）は、横軸を時間［保持時間（変態時間）］、縦軸をアシキュラーフェライトの変態開始温度としたときの冷却温度履歴を；図７（ｂ）は、熱力学的計算により求めることができる無拡散変態の駆動力と時間との関係を夫々、示している。尚、説明の便宜上、図７には、アシキュラーフェライトの変態計算終了温度を決定する為のグラフ図７（ｃ）も併記するが、当該図７（ｃ）の説明は後記する。
【００４３】
まず、時間が経過して温度が低下（連続冷却）していくと、図７（ｂ）に示す様に無拡散変態の駆動力（図中、Ｄｆ）は４００〜８００Ｊ／ｍｏｌよりも大きくなる。本発明では、当該無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌに到達したときの温度［図７（ａ）中、▲１▼］をアシキュラーフェライトの変態開始温度（計算開始温度）とする。
【００４４】
（ｂ−２）温度Ｔで保持したときのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）の算出、及び変態計算終了温度の決定
次に、上記（ｂ−１）の方法によって変態計算開始温度を決定したうえで、（ｂ−２）上記変態計算開始温度からアシキュラーフェライトの変態率を計算により算出していくと共に、アシキュラーフェライトの変態計算終了温度を決定し、当該変態計算終了温度までの計算値を、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦとする。
【００４５】
以下、上記算出方法に到達した基礎実験も含めて、詳細に説明する。
【００４６】
本発明者らは、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出する為には、まず、アシキュラーフェライトの核生成・成長状況とアシキュラーフェライトの形態を決定する必要があるという観点に基づき、溶接金属部の供試材を、図３に示す熱処理シミュレーターにかけた。同図は、溶接金属部にできるだけ多くのアシキュラーフェライトを生成させることが可能な熱処理パターンとして、本発明者らが独自に構築したものである。
【００４７】
同図に沿って上記熱処理を説明すると、まず、上記供試材をＡｃ３点以上に加熱して保持することにより、オーステナイト単相とする。所望のアシキュラーフェライトを得る為には、予め、より大きなオーステナイトを多量に生成させる必要があり、その為には、加熱温度をできるだけ高温且つ長時間保持することが推奨される。次いで、５００〜６２０℃の温度範囲まで急冷（２５℃／ｓ以上）した後、当該温度で所定時間保持（等温保持）してから水冷すると、所望のアシキュラーフェライトが得られることが分かった。本発明では上記等温保持での保持時間を種々変化させており、これにより、従来は捉えることのできなかったアシキュラーフェライトの核生成・成長過程をうまく捉えることが初めて可能になった。
【００４８】
ちなみに従来、等温変態時におけるアシキュラーフェライト変態率を算出できなかった理由は、上述した保持温度（５００〜６２０℃）が適切でなかった為ではないかと考えられる。保持温度が５００℃を下回ると、アシキュラーフェライトの変態が非常に速い（直ちに生成し、直ちに消失してしまう）為、アシキュラーフェライトの核生成・成長過程を捉えられず、一方、保持温度が６２０℃を超えると、逆に温度が高くなり過ぎて所望のアシキュラーフェライトが生成しないことが、本発明者らの実験により初めて明らかになった。
【００４９】
上記熱処理に基づく基礎実験の結果、アシキュラーフェライトの核生成速度は図４に示す通り、非常に速く、サイトサチュレーション（変態が開始した直後に核生成サイトが全て消費されてしまう状況）として据えられること；アシキュラーフェライトの形状を板状（長さＬ、幅Ｗ）と仮定したときの成長過程を詳細に分析すると、長さ（Ｌ）方向には変態直後に瞬間的に成長が完了してしまい、その後は、幅（Ｗ）方向に対して拡散成長することが明らかになった。
【００５０】
上記知見に基づき、更に検討を重ねた結果、温度Ｔで保持したときにおけるアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）は、下式（１）で表現できることが判明した。
【００５１】
ＸＡＦ（Ｔ）＝１−ｅｘｐ（−Ａ０×α×ｔｎ）        …  （１）
但し、ｎ＝０．３〜０．７
式中、ＸＡＦ（Ｔ）は温度Ｔにおけるアシキュラーフェライトの変態率
Ａ０は核生成定数、
αはアシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると仮定したときのパラボリックレイト定数、
ｔは温度Ｔにおける保持時間（秒）、
ｎはアシキュラーフェライト変態率の時間依存性を表す指数
である。
【００５２】
以下、上式（１）を構成する各パラメーターについて説明する。
【００５３】
▲１▼Ａ０：核生成定数
Ａ０は、溶接金属部の晶出物情報Ｎ、及び温度Ｔに依存して変化するものであり、上記（ａ）の工程によって算出される溶接金属部の晶出物情報Ｎと温度Ｔの関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）に基づいて算出することができる。
【００５４】
具体的にはまず、晶出物情報Ｎｉと温度Ｔｉの関数Ａ０（Ｎｉ，Ｔｉ）を作成する。その為には、任意の母材成分及び溶接材料の成分、並びに溶接条件で溶接を行ない、溶接金属の供試材を作成した後、当該溶接金属部の晶出物情報Ｎｉ（組成、平均粒径、単位面積当たりの個数等）を、前述した先願発明に記載の方法等に基づいて算出する。
【００５５】
次に、上記供試材におけるアシキュラーフェライト変態率を算出する。具体的には、当該供試材を温度Ｔ１で保持したときのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ１）を、保持時間ｔを変化させて少なくとも２点測定することにより、図５に示すＡｖｒａｍｉ  ｐｌｏｔ（時間に対する変態率を示すプロットのこと）を作成する。ちなみに図５では、合計３点の実測点を測定したことになる。この実測点を結んで得られる直線の切片（ｌｏｇｔ＝０における切片）の値がｌｏｇ（Ａ０・α）となる。このうちαは、別の計算法で算出することができる（後記する）為、Ａ０が決定する。この様にして溶接金属部における特定の晶出物情報Ｎ１と特定の温度Ｔ１の関数Ａ０（Ｎ１，Ｔ１）が得られる。
【００５６】
ちなみに図５で得られる直線の傾きがｎであり、Ａ０と同様に晶出物情報Ｎ１と特定の温度Ｔ１の関数ｎ（Ｎ１，Ｔ１）が得られる。
【００５７】
次いで、上記とは異なる晶出物情報Ｎ２と温度Ｔ２の関数Ａ０（Ｎ２，Ｔ２）を、同様にして求める。
【００５８】
これらの操作を繰返すことにより、関数Ａ０（Ｎ，Ｔ）が得られる。
【００５９】
▲２▼α：アシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると仮定したときのパラボリックレイト定数
アシキュラーフェライトは、オーステナイトがフェライトに変態して生成する。このアシキュラーフェライトは、パラ平衡［ＳｉやＭｎ等の置換型固溶元素が拡散する時間がなくて変態する状態を意味し、具体的には、上記置換型固溶元素の濃度がオーステナイトもフェライトも同じ（平衡）状態にあるときを指す］で変態するときに最も生成し易いと考えられることから、本発明ではパラボリックレイト定数の算出に当たり、特に、アシキュラーフェライトがパラ平衡で変態するときの定数を採用することにした。
【００６０】
具体的には上記αは、アシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると仮定したうえで、溶接金属部の組成、及び温度に基づいて算出することができる。具体的には、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＧ，  Ｖｏｌ．３（１９９０），ｐ８７１に記載のプログラムや、他の市販のプログラム［Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ）］を用いてαを算出することができる。後記する実施例では、前者のプログラムを用いてαを算出した。
【００６１】
▲３▼ｎ：アシキュラーフェライト変態率の時間依存性を表す指数
上記ｎは、関数ｎ（Ｎ，Ｔ）に基づいて、Ａｖｒａｍｉ  ｐｌｏｔを作成したときに得られる直線の傾きとして算出されり値である（図５を参照）。本発明では、ｎを０．３〜０．７と定めており、これにより、予測精度の高い方法を提供することができる。
【００６２】
この様に上記ｎは関数ｎ（Ｎ，Ｔ）に基づいて算出することもできるが、或いは、理論値としてｎ＝０．５を使用してもよい。上記理論値を採用すれば、関数ｎ（Ｎ，Ｔ）の作成プロセスを省略することができる。また、上記理論値を採用したとしても、アシキュラーフェライト変態率の予測精度は非常に高いことも実験により確認している。
【００６３】
以上、温度Ｔで保持したときにおけるアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を導き出す為の式（１）について説明した。
【００６４】
次に、上記（ｂ−１）の方法によって決定されるアシキュラーフェライトの変態計算開始温度を起点とし、前述の方法によって温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を算出していき、最終的に、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出する方法について説明する。
【００６５】
前述した通り、ＸＡＦ（Ｔ）は、温度Ｔで保持したときのアシキュラーフェライト変態率に過ぎず、実際の溶接施工において、温度が連続して変化（連続冷却）するときに形成される「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率」ではない。
【００６６】
そこで本発明では、「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率」を算出するに当たり、前記（ａ）の冷却温度履歴を微小時間（Δｔ）に区切り、当該微小時間（Δｔ）毎における温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を順次算出することにより、最終溶接パス終了時における溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を予測することとした。これは、温度Ｔにおける微小時間Δｔの間は、当該温度Ｔで等温変態が進行するものと仮定してＸＡＦ（Ｔ）を求めておき、これを繰返して加算する（加算則）ことにより、溶接施工後における「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率」を予測するというものであり（図６を参照）、この様な方法は、本発明に限らず一般に「特性の予測方法」において、極く一般的に実施されているものである。
【００６７】
上述したＸＡＦ（Ｔ）の計算は、アシキュラーフェライトの変態が終了する温度（変態計算終了温度）まで行なうことになるが、以下、アシキュラーフェライトの変態計算終了温度を決定する方法について説明する。
【００６８】
上記アシキュラーフェライトの変態計算終了温度は、溶接金属部の組成、及び冷却温度履歴に基づいて決定され、具体的には、▲１▼未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγと、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）が交差する温度；若しくは▲２▼Ｍｓ点のうち、いずれか高い温度をＴ０としたとき、Ｔ０〜（Ｔ０−５０℃）の範囲とする。
【００６９】
以下、アシキュラーフェライトの変態終了温度の決定法につき、図７（ｃ）を用いて詳細に説明する。図７（ｃ）は、未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγ、及びＡｃｍ点（セメンタイトが形成される臨界点）の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）の時間的推移を示したものである。尚、説明の便宜上、図７には、アシキュラーフェライトの変態計算開始温度を決定する為のグラフ図７（ａ）及び（ｂ）も併記しているが、これらの説明は、既にした通りである。
【００７０】
前述した通り、時間が経過して温度が低下（連続冷却）していくと、図７（ｂ）に示す様に無拡散変態の駆動力（図中、Ｄｆ）は４００〜８００Ｊ／ｍｏｌよりも大きくなるが、本発明では、当該無拡散変態の駆動力が４００〜８００Ｊ／ｍｏｌに到達したときの温度［図７（ａ）中、▲１▼］をアシキュラーフェライトの変態開始温度（計算開始温度）と定めている。
【００７１】
更に温度が低下していくとアシキュラーフェライト変態が進行する為、図７（ｃ）に示す通り、未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγは増加していく。これに対し、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）は、温度が低下するにつれて低下する。未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγと、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）が交差するときの温度が図７（ａ）の▲３▼であり、これは、未変態オーステナイトが全てパーライト変態したことを示す温度（即ち、アシキュラーフェライト変態が終了する温度）を意味する。
【００７２】
一方、熱力学的計算により、マルテンサイトが生成する温度Ｍｓ点［図７（ａ）中、▲２▼］を求めることができる。
【００７３】
この様にして算出した図７（ａ）の▲３▼［未変態オーステナイト中の炭素量Ｃγと、Ａｃｍ点の炭素量Ｃ（Ａｃｍ）が交差する温度］、及び▲２▼のＭｓ点のうち、いずれか高い温度をＴ０としたとき、Ｔ０〜（Ｔ０−５０℃）の範囲を、アシキュラーフェライトの変態計算終了温度と定める。この温度範囲であれば、アシキュラーフェライト変態率を精度良く予測し得ることを実験により確認している。
【００７４】
ちなみに上記図７では、▲２▼の温度よりも▲３▼の温度が高い為、アシキュラーフェライト変態終了温度の基準温度Ｔ０は▲３▼となり、▲３▼の温度から５０℃低い温度範囲までが、本発明におけるアシキュラーフェライトの変態計算終了温度となる。
【００７５】
この様にしてアシキュラーフェライトの変態計算終了温度が決定された時点で、温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）の計算も終了することとなり、最終的に、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率が算出される。
【００７６】
以上、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率予測手段について、上記（ｂ−１）〜（ｂ−２）に基づいて説明した。
【００７７】
更に本発明には、上記の予測方法に基づき、溶接金属部の機械的特性を予測することを特徴とする溶接金属部の特性予測方法も包含される。具体的には、単一パスまたは複数パスによって形成される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、該溶接金属部の機械的特性との関係を予め定めておき、
上述したいずれかの予測方法によって算出される溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率と、前記予め定められている溶接金属部のアシキュラーフェライト面積率と機械的特性との関係を照合することにより、溶接金属部の機械的特性を予測する方法である。
【００７８】
これは、事前にアシキュラーフェライト変態率と機械的性質の関係についてデータベースを作成しておき、本発明の予測方法によって算出したアシキュラーフェライト変態率を、上記データベースの結果と照合することにより溶接金属部の機械的特性を予測するというものであり、これにより、アシキュラーフェライト変態率に基づく溶接金属部の機械的特性を精度良く且つ簡便に予測することが可能となる。
【００７９】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００８０】
【実施例】
以下の実施例では、本発明の予測方法を用いれば、成分が異なる原材料を、入熱量及び冷却速度が異なる条件で溶接したとしても、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を精度良く予測できることを実証する。
【００８１】
（１）溶接金属部の作製
質量％でＣ：０．１５％，Ｓｉ：０．３７％，Ｍｎ：１．４３％，残部：鉄及び不純物を満足する母材（板厚３０ｍｍの厚鋼板）と、表１に示すＮｏ．Ａ〜Ｅのワイヤを用い、以下の溶接条件（入熱量を変化させた下記溶接条件Ａ〜Ｃ）にてＣＯ２ガスシールドアーク溶接を実施した。
【００８２】
開先Ｖ型（開き角４５°）
ギャップ６ｍｍ
溶接速度２５ｃｍ／ｍｉｎ
パス数５
パス間温度２５０℃
入熱量
溶接条件Ａ  １５ｋＪ／ｃｍ
溶接条件Ｂ  ２０ｋＪ／ｃｍ
溶接条件Ｃ  ３０ｋＪ／ｃｍ
シールドガス：ＣＯ２１００％、２５Ｌ（リットル）／ｍｉｎ
電流−電圧−溶接速度：３３０Ａ−３８Ｖ−２５ｃｐｍ
【００８３】
【表１】
2004268062.tif 000003
【００８４】
（２）溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率（面積率）の測定（実測値）
次に、この様にして得られた溶接金属を鏡面研磨した後、３％ナイタールで腐食し、走査電子顕微鏡（Ｓ−４０００電解放出型電子顕微鏡：倍率２０００倍）で組織観察を行なった。このうち、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率（面積率）は、画像解析ソフト［Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  ＰＬＵＳ（ＭＥＤＩＡ  ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ）］を用いて測定した。この測定値を、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率（実測値）とする。
【００８５】
（３）溶接金属部の組成、晶出物情報、及び冷却温度履歴の算出
上記た母材成分、ワイヤ成分（表１のＮｏ．Ａ〜Ｅ）、及び溶接条件Ａ〜Ｃに基づき、前述した先願発明の算出方法に従って溶接金属部の組成及び晶出物情報、並びに冷却温度履歴（最後のオーステナイト変態後の冷却速度）を夫々、算出した。このうち溶接金属部の組成を表２、及び晶出物情報を表３に夫々、示す。また、上記「最後のオーステナイト変態後の冷却速度」は、上述した溶接条件Ａ〜Ｃの夫々につき、以下の通りである［各溶接条件の内容を整理する目的で、上記（１）の入熱量も併記する］。
【００８６】
2004268062.tif 000004
【００８７】
【表２】
2004268062.tif 000005
【００８８】
【表３】
2004268062.tif 000006
【００８９】
（４）溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率）の算出（計算値）
（４−１）アシキュラーフェライトの変態計算開始温度の決定
前述した方法に従い、アシキュラーフェライトの変態計算開始温度を決定した。その結果を表４に示す。尚、表４には、計算条件Ａ〜Ｇ毎に、無拡散変態の駆動力Ｄｆ及びアシキュラーフェライトの計算開始温度を示している。
【００９０】
【表４】
2004268062.tif 000007
【００９１】
（４−２）ＸＡＦ（Ｔ）の算出
前述した通り、温度Ｔにおけるアシキュラーフェライトの変態率ＸＡＦ（Ｔ）は、下式（１）で表すことができる。
【００９２】
ＸＡＦ（Ｔ）＝１−ｅｘｐ（−Ａ０×α×ｔｎ）        …  （１）
式中、Ａ０は核生成定数、
αはアシキュラーフェライトがパラ平衡で変態すると
仮定したときのパラボリックレイト定数、
ｔは温度Ｔにおける保持時間（秒）、
ｎはアシキュラーフェライト変態率の時間依存性を表す指数
である。
【００９３】
上式（１）を構成するＡ０、α、及びｎは以下の方法により求めた。
【００９４】
まず、ＮとＴの関数で表されるＡ０は、下式に基づいて算出した。この式は、前述した方法を繰返すことにより決定されたものである。
【００９５】
Ａ０＝１０１８４７６−１０６５Ｔ＋１．２１Ｎ
Ａ０：核生成定数
Ｔ  ：温度（℃）
Ｎ  ：溶接金属部の晶出物情報（表３）
次に、αは、上記文献［ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ，Ｖｏｌ．３（１９９０）ｐ８７１］に基づいて算出した。
【００９６】
また、ｎは、０．１、０．５及び１．０の３点とした。このうち本発明の範囲は０．３〜０．７である。
【００９７】
これらＡ０、α、及びｎの各数値を上式（１）に代入し、温度Ｔにおけるアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を算出した。
【００９８】
（４−３）溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率の測定
上記（４−２）の式に基づき、上記（４−１）に記載のアシキュラーフェライト変態計算開始温度から、冷却温度履歴における温度Ｔでのアシキュラーフェライト変態率ＸＡＦ（Ｔ）を順次算出していくと共に、前述した方法に従ってアシキュラーフェライトの変態計算終了温度を決定し、最終的に、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出した。
【００９９】
アシキュラーフェライトの変態計算終了基準温度Ｔ０を表５に、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率の算出結果を表６に示す。尚、表６中、「誤差」は、溶接金属部のアシキュラーフェライト面積率の予測値から実測値を引いた差であり、予測値の精度を表す指標となる。本発明では、各溶接材料について夫々、異なる溶接条件Ａ〜Ｃを実施して誤差を求めたとき、いずれの場合も誤差が±５％以内を満足する場合に限り、予測精度が良好であると判断し、「本発明例」と評価した。
【０１００】
【表５】
2004268062.tif 000008
【０１０１】
【表６】
2004268062.tif 000009
【０１０２】
表６の結果より、以下の様に考察することができる。
【０１０３】
まず、Ｎｏ．１〜４、１０〜１３は、ｎ値が０．５と本発明の範囲（０．３〜０．７）を満足しており、且つ、計算条件Ａ〜Ｄも本発明の範囲を満足する為、アシキュラーフェライトの変態開始温度及び変態終了温度が本発明の範囲を満足する例であり、その結果、溶接条件をＡ〜Ｃと変化させて溶接したとしても、溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を±５％以内の精度で予測することができた。
【０１０４】
これに対し、Ｎｏ．５〜９は、以下の不具合を有している。
【０１０５】
まず、Ｎｏ．５は計算条件Ｅで算出した例であり、無拡散状態の駆動力を、本発明の範囲（４００〜８００Ｊ／ｍｏｌ）よりも大きく設定した為にアシキュラーフェライトの変態開始温度が低くなった例であり、その結果、溶接条件Ｂ及びＣで溶接すると測定誤差が大きくなった。
【０１０６】
Ｎｏ．６は、計算条件Ｆで算出した例であり、無拡散状態の駆動力を、本発明の範囲（４００〜８００Ｊ／ｍｏｌ）よりも小さく設定した為にアシキュラーフェライトの変態開始温度が高くなってしまい、その結果、溶接条件Ａ及びＣで溶接すると測定誤差が大きくなった。
【０１０７】
Ｎｏ．７は、アシキュラーフェライトの変態終了温度を、本発明の許容範囲［計算終了基準温度Ｔ０〜（Ｔ０−５０℃）の範囲］を超えて計算した例であり、当該終了温度が低くなった為、いずれの溶接条件で溶接しても測定誤差が±５％を超えた。
【０１０８】
Ｎｏ．８は、ｎ値が本発明の範囲（０．３〜０．７）を超える例であり、いずれの溶接条件で溶接しても測定誤差が±５％を超えた。
【０１０９】
Ｎｏ．９は、ｎ値が本発明の範囲（０．３〜０．７）を下回る例であり、溶接条件Ａ及びＢで溶接した場合、測定誤差が±５％を超えた。
【０１１０】
この様に本発明の要件を満足しない条件で溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率を算出した場合には、せいぜい、特定の母材成分及びワイヤ成分を用いて特定の溶接条件で溶接した場合に限り、アシキュラーフェライトの変態率を予測することができるに止まっており、入熱量等を変えて異なる条件で溶接した場合には測定誤差が大きくなり、実用途に適用するには不充分であることが分かる。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明法は以上の様に構成されており、従来では予測できなかった「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率」を、原材料の成分及び溶接条件を変えて溶接したとしても、実測値と±５％以内の誤差範囲で予測できるという、極めて高精度の予測方法を提供することができた。本発明の予測方法を用いれば、当該溶接金属部の機械的特性も精度良く予測することが充分期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する為の手順を示すフローチャートである。
【図２】アシキュラーフェライトを含むフェライトの模式図である。
【図３】本発明で使用した熱処理シミュレーターである。
【図４】アシキュラーフェライトが成長する様子を示す模式図である。
【図５】Ａ０（Ｎ，Ｔ）のデータベースを作成する為の式を説明するグラフである。
【図６】「温度Ｔにおけるアシキュラーフェライト変態率」から、「溶接金属部のアシキュラーフェライト変態率」を算出する考え方を示す模式図である。
【図７】アシキュラーフェライトの変態開始温度と変態終了温度を決定する方法を示すグラフである。
【図８】実施例におけるアシキュラーフェライト変態率の予測値と実測値の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  アロトリオモルフィックフェライト
２  ウイッドマンスタッテンフェライト
３  アシキュラーフェライト
４  パーライト
５  マイクロフェース
【図１】
2004268062.tif 000010
【図２】
2004268062.tif 000011
【図３】
2004268062.tif 000012
【図４】
2004268062.tif 000013
【図５】
2004268062.tif 000014
【図６】
2004268062.tif 000015
【図７】
2004268062.tif 000016
【図８】
2004268062.tif 000017