(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２〜０．１４％、
Ｓｉ：０．４〜１．５％、
Ｍｎ：１．０〜２．５％、
Ｔｉ：０．０５〜０．４％、
Ｍｇ：０．０００３〜０．０１０％及び
Ｂ：０．０００５〜０．０１０％を含有し、
更に、Ａｌ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の元素を合計で０．００５〜０．０５０％含有すると共に、
Ｎ：０．００５％以下に制限し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
Ｓｉ及びＭｎの総含有量が１．５〜３．５％であり、
かつＭｎ含有量（％）とＳｉ含有量（％）との比（Ｍｎ／Ｓｉ）が０．８５以上であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｃｕ：０．３〜１．５％、Ｎｉ：０．３〜３．０％、Ｃｒ：０．１〜１．５％及びＭｏ：０．１〜１．５％からなる群から選択された１種又は２種以上の元素を合計で５．０％以下含有することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として引張強さが４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級の高張力鋼をガスシールドアーク溶接する際に使用するガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関し、特に、ガスシールドアーク溶接により、高電流・高入熱・高パス間温度の条件で多層盛溶接しても、溶接金属の靱性及び強度を安定して確保することができ、溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスシールドアーク溶接は、高能率な溶接施工方法として各産業分野において多用されている。近年、ガスシールドアーク溶接の更なる高能率化を目的として、溶接１パス当りの高電流化及び高入熱化、並びに各溶接パス間時間の短縮化による連続溶接等が要求されている。このような高電流、高入熱、及び溶接パス間時間の短縮による高パス間温度が上昇する溶接条件では、特に、溶接金属の靭性の低下が生じるため、溶接金属の引張強度等の特性を維持しつつ、靭性を改善することが従来からの技術的課題であった。
【０００３】
そこで、従来、高電流、高入熱、及び溶接パス間温度が高い条件でガスシールドアーク溶接する際に、溶接金属の強度及び靭性を良好に維持するための溶接ワイヤとしてＴｉ−Ｂ系溶接ワイヤが検討され、いくつかの提案がされている（例えば、特許文献１〜５参照。）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、溶接電流が６００Ａ以上、溶接入熱が２０〜６０ｋＪ／ｃｍの条件でガスシールドアーク溶接したときの低温靭性向上を目的として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＢの含有量を規定すると共に、Ｔｉ及びＢの含有量に基づき決定されるパラメータＰａ（＝Ｔｉ×Ｂ×１０４）を１〜２５に限定した高能率ガスシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、５８８Ｎ級（６０ｋｇｆ級）鋼以上の高張力鋼を、シールドガスにＡｒ−ＣＯ２等の混合ガスを使用してガスシールドアーク溶接により溶接した後の熱処理（ＰＷＨＴ）時に生じる低温靱性の低下を抑制するために、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＢの含有量を規定し、更に、強度及び靭性を改善するために、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏのいずれか１種以上の元素を低量含有させた低温靱性に優れたＴｉ−Ｂ系高張力鋼溶ワイヤが提案されている。更に、特許文献３には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂ、Ｏ、Ｓ及びＮの含有量を規定すると共に、低温靭性を改善するためにＴｉ及び／又はＭｏを含有量させた溶接用鋼ワイヤが提案されている。
【０００６】
一方、特許文献４には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及びＮの含有量を規定し、更に、Ｂ、Ａｌ及びＮのうちの１種以上の元素を含有させたガスシールドアーク溶接用低合金鋼ワイヤが開示されている。また、特許文献５には、軟鋼又は４９０Ｎ／ｍｍ２級高張力鋼の高入熱・高パス間温度の条件で溶接する炭酸ガス溶接用ワイヤとして、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ及びＳの含有量を規定し、更にＴｉ及びＢの含有量の関係からなるパラメータＰＢＴ（＝［Ｂ］×１０３／［Ｔｉ］）、及びＴｉ及びＢの含有量の関係からなるＰＢＳ（＝［Ｂ］×［Ｓ］×１０５）を規制すると共に、不可避成分のうち、靭性を低下させるＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＰの含有量を制限したガスシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている。このように、従来、ガスシールドアーク溶接における高入熱溶接条件での溶接金属の靱性の向上を目的として、種々の溶接ワイヤが開発され、提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−４０２５０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１５７７９５号公報
【特許文献３】特開昭５５−１４９７９７号公報
【特許文献４】特公平４−２０７２０号公報
【特許文献５】特開平１０−２３０３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した特許文献１〜５に記載の溶接用ワイヤ等の従来の溶接用ワイヤには、溶接条件によって十分に安定して効果が得られないという問題点がある。特に、ガスシールドアーク溶接によって高電流・高入熱・高パス間温度の条件で多層盛溶接を行う場合には、従来の溶接ワイヤでは、溶接金属の強度及び靭性を安定して十分に向上することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、引張強さが４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級の高張力鋼をガスシールドアーク溶接する際に、高電流・高入熱・高パス間温度の溶接条件で高能率に行っても、靱性及び強度が優れた溶接金属を安定して確保することができ、かつ溶接作業性も良好なガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１４％、Ｓｉ：０．４〜１．５％、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１０％及びＢ：０．０００５〜０．０１０％を含有すると共に、Ａｌ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の元素を合計で０．００５〜０．０５０％含有し、Ｎ：０．００５％以下に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ及びＭｎの総含有量が１．５〜３．５％であり、かつＭｎ含有量（％）とＳｉ含有量（％）との比（Ｍｎ／Ｓｉ）が０．８５以上であることを特徴とする。
【００１１】
このガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、更に、質量％で、Ｃｕ：０．３〜１．５％、Ｎｉ：０．３〜３．０％、Ｃｒ：０．１〜１．５％及びＭｏ：０．１〜１．５％からなる群から選択された１種又は２種以上の元素を合計で５．０％以下含有していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高電流・高入熱・高パス間温度の溶接条件でガスシールドアーク溶接する際に、良好な作業性が得られると共に、引張強度及び安定した靱性に優れた溶接金属を確保できるため、溶接の高能率化及び溶接部の品質向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、詳細に説明する。高電流・高入熱・高パス間温度の溶接条件でガスシールドアーク溶接する際に、溶接金属の品質を維持する上で最も重要な課題は、溶接金属組織の粗大化による靱性の低下を抑制することである。そこで、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、このような溶接条件での溶接金属組織の粗大化を抑制し、０℃でのシャルピー吸収エネルギーで７０Ｊ以上の靭性を確保するため、Ｔｉ及びＭｇの含有量、Ｓｉ及びＭｎの総含有量、並びにＭｎ含有量とＳｉ含有量との比を規定することにより、溶接金属中の脱酸を十分に行なうと共に、粗大フェライトの生成を抑制し、かつ結晶粒内にＴｉの微細酸化物を核として微細なアシキュラーフェライトを生成させることを、第１の技術思想としている。
【００１４】
特に、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、Ｍｇを所定量含有している点に特徴がある。Ｍｇは、融点が低く溶接時に気化しやすいため、溶接金属中に殆ど残留せず、溶接金属の特性に影響を与えないことから、ガスシールド性及びアークの安定剤として手溶接棒の被覆材、フラックス入りワイヤ中の充填材及びサブマージアーク溶接用のボンド型フラックスに添加されている。
【００１５】
その一方で、Ｍｇをソリッドワイヤ中に添加すると、鋼材の線伸加工性が低下するため、従来、ソリッドワイヤ中にＭｇを含有させることはなかった。しかしながら、本発明者は、鋭意実験検討を行った結果、ワイヤ中に含まれるＴｉ、Ｓｉ及びＭｎによって溶接金属の脱酸及び組成制御を行う条件下では、溶接金属中に残存する微量のＭｇが高温で微細酸化物を形成し、更には、この微細酸化物が核となりＡｌ、Ｔｉ及びＳｉ等を含む微細な複合酸化物が形成され、溶接金属の結晶粒内に微細なアシキュラーフェライトが生成し、ミクロ組織の微細化が促進されることを確認した。また、本発明者は、上述したＭｇによる微細酸化物の形成促進により、Ｂの酸化による消耗を抑制し、Ｂによる焼入れ性向上及び結晶粒界での靭性に有害な粗大フェライトの抑制等の効果が向上することも確認した。
【００１６】
また、上述した高電流・高入熱・高パス間温度の条件でガスシールドアーク溶接する際には、加熱により溶接時の溶融プールが大きくなるため、ガスシールド性が不完全となり、大気中の窒素が溶融金属中に侵入し、溶接金属の靱性を低下させる原因となる。この溶接金属中のＮの固定には、金属中において拡散係数の大きいＢが最もその優れた効果を示すが、上述の如く、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｌ及びＺｒの自己酸化によりＢの酸化消耗を防止することができ、Ｎの固定に有効なＢの含有量を確保できる。
【００１７】
本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、このような溶接金属中の窒素侵入による靱性低下を抑制するため、Ｔｉと同様に、窒素固定作用があるＡｌ及び／又はＺｒの含有量を規定して、溶接金属中の窒素を窒化物として固定することによって、上述した溶接条件においても、溶接金属中の固溶Ｎ量を十分に低減することができ、靭性を向上させることができることを、第２の技術思想としている。
【００１８】
更に、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、溶接金属の安定した強度及び靱性を確保するという観点から、更に、焼入性元素として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏを適量含有させこともできる。これにより、上述した溶接条件で４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級鋼を溶接した場合において、溶接金属の引張強さを維持しつつ、良好な靭性をより安定して確保することができる。
【００１９】
本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、上記知見及び技術思想によりなされたものであり、４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級鋼を高電流・高入熱・高パス間温度の溶接条件でガスシールドアーク溶接する際に、引張強さが４４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２で、かつ、０℃でのシャルピー吸収エネルギーが７０Ｊ以上の良好な靭性を有する溶接金属を得ることができる。
【００２０】
以下、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの成分組成及び各成分元素の限定理由について詳細に説明する。なお、以下の説明において、「％」は特に説明がない限り、「質量％」を意味するものとする。
【００２１】
（Ｃ：０．０２〜０．１４％）
Ｃは、固溶強化により溶接金属の強度を向上するために必要な元素であるが、ワイヤ中のＣ含有量が０．０２％未満の場合、この効果が得られない。一方、Ｃ含有量が０．１４％を超えると、高電流・高入熱・高パス間温度の多層盛アーク溶接では、溶接金属の靱性が損なわれる。特に、４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級鋼等の高張力鋼を溶接する場合、Ｃ含有量が０．１４％を超えると、第２相として高炭素マルテンサイト等の靭性に有害な相が形成されたり、仮付け等の低入熱溶接部においてマルテンサイトが硬化したりする傾向が強くなる。よって、Ｃ含有量は０．０２〜０．１４％とする。
【００２２】
（Ｓｉ：０．４〜１．５％）
Ｓｉは、主要な脱酸剤であり、溶接金属の酸素量を低下させ、靱性を向上するために必要な元素である。特に、高溶接電流域ではＳｉの消耗が大きいため、通常よりも高めの添加を必要する。具体的には、Ｓｉ含有量が０．４％未満の場合、脱酸不足となり、健全な溶接金属を得ることができないため、靱性が低下すると共に強度が低下する。一方、Ｓｉ含有量が１．５％を超えると、溶接金属の強度が高くなると共に、溶接金属に粗大フェライトが生成し、溶接金属のミクロ組織が粗大フェライトとなり、靭性が低下する。また、Ｓｉを過度に含有すると、アークが不安定となり、スパッタ発生量が増加して溶接作業性が劣化する。よって、Ｓｉ含有量は０．４〜１．５％とする。
【００２３】
（Ｍｎ：１．０〜２．５％）
Ｍｎは、Ｓｉと同様に主要な脱酸剤であると共に、溶接金属の強度を確保し、更に、オーステナイトの生成を安定化させて溶接金属の靱性向上を図る作用効果を有する元素である。また、Ｍｎは、アークを安定化させて、スパッタ発生量を低減し、溶接作業性を良好にする作用もある。しかしながら、Ｍｎは、Ｓｉと同様に、高溶接電流条件での酸化消耗を考慮する必要がある。具体的には、Ｍｎ含有量が１．０％未満の場合、溶接金属の強度及び靱性を十分に確保できなくなる。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり、高入熱・高パス間温度での多層盛溶接時に、溶接金属が焼き戻し脆化して靱性が低下する。よって、Ｍｎ含有量は１．０〜２．５％とする。
【００２４】
（Ｓｉ＋Ｍｎ：１．５〜３．５％）
上述したように、高電流・高入熱・高パス間温度条件でのアーク溶接では、Ｓｉ及びＭｎの酸化消耗が大きいため、これらの総含有量が１．５％未満の場合、脱酸不足になり、溶接金属の強度及び靱性が低下する。また、溶接時のアーク状態も不安定になるため、スパッタ発生量が増大し、溶接作業性が劣化する。一方、Ｓｉ及びＭｎの総含有量が３．５％を超えると、溶接金属部に硬化相が生成し、強度が高くなりすぎて靱性が低下する。よって、Ｓｉ及びＭｎの総含有量は１．５〜３．５％とする。
【００２５】
（Ｍｎ／Ｓｉ：０．８５以上）
Ｍｎ含有量（％）とＳｉ含有量（％）との比が０．８５未満の場合、オーステナイト形成元素であるＭｎの含有量に比べて、フェライト形成元素であるＳｉの含有量が過剰となるため、溶接金属のミクロ組織中に粗大フェライトが生成して、強度不足になると共に靱性も低下する。従って、溶接金属の良好な強度及び靭性を確保するために、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との比（Ｍｎ／Ｓｉ）は０．８５以上とする。
【００２６】
（Ｔｉ：０．０５〜０．４％）
Ｔｉは、脱酸剤であり、溶接金属中にＴｉの微細酸化物を生成し、これを核として結晶粒内に微細なアシキュラーフェライトを生成させることにより、溶接金属の靱性を向上させるために重要な元素である。高電流・高入熱・高パス間温度の多層盛アーク溶接において、溶接金属中のＴｉ微細酸化物の生成、及び微細なアシキュラーフェライトの生成の促進のためには、上述したＭｎ及びＳｉ等のＴｉ以外の脱酸元素によって溶接金属の酸素含有量を低く制御すると共に、Ｔｉを０．０５％以上含有する必要がある。一方、Ｔｉ含有量が０．４％を超えた場合には、溶接金属中に固溶Ｔｉが残存して溶接金属の硬化が著しくなり、靱性が著しく低下する。よって、Ｔｉ含有量は０．０５〜０．４％とする。
【００２７】
（Ｍｇ：０．０００３〜０．０１０％）
Ｍｇは、上述したＳｉ、Ｍｎ及びＴｉと同様に、脱酸作用を有する元素であり、脱酸元素の中でも特に強い脱酸剤として作用する。このため、大きな溶融プールが生成され、酸素の溶け込みが多くなる高電流・高入熱・高パス間温度の多層盛ガスシールドアーク溶接時でも、溶接金属を十分に脱酸し、靱性を良好にする効果がある。また、Ｍｇは低融点であるため、溶接金属中に殆ど残留しないが、ワイヤ中に含まれるＴｉ、Ｓｉ及びＭｎによって溶接金属を脱酸すると共に組成を制御している条件下では、溶接金属中に微量のＭｇが残存していると、そのＭｇが高温で微細酸化物を形成し、この微細酸化物を核としてＡｌ、Ｔｉ及びＳｉ等を含む微細な複合酸化物を形成する。これにより、溶接金属の結晶粒内に微細なアシキュラーフェライトが生成し、ミクロ組織の微細化が促進される。また、Ｍｇによる微細酸化物の形成促進により、酸化によるＢの消耗を抑制するため、Ｂによる焼入れ性向上、及び結晶粒界での靭性に有害な粗大フェライトの抑制等の効果が向上する。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．０００３％未満の場合、これらの効果が十分に得られない。一方、Ｍｇ含有量が０．０１０％を超えると、溶接時のアーク安定性が低下する。よって、Ｍｇ含有量は０．０００３〜０．０１０％とする。
【００２８】
（Ａｌ，Ｚｒ：１種又は２種を合計で０．００５〜０．０５０％）
高電流・高入熱・高パス間温度の溶接条件における多層盛ガスシールドアーク溶接においては、溶融プールが大きくなり、また、十分なシールド性が得られなくなるため、溶接金属に大気中のＮが侵入しやすくなり、溶接金属の靱性を劣化させる。Ａｌ及びＺｒはいずれも、溶接金属中においてＮと結合して窒化物を形成し、溶接金属中の固溶Ｎに起因する靱性低下を抑制する効果がある。また、Ａｌ及びＺｒはいずれも酸素との親和力が強い脱酸元素であり、溶接金属中の酸素量を低減させる作用もある。更に、Ａｌ及びＺｒが溶接金属中に含有されていると、脱窒及び脱酸の作用により、溶接金属中のＮ及び酸素が低減されると共に、酸化又は窒化によりＢが消耗することが抑制されるため、Ｂによる焼入れ性向上及び結晶粒界での靭性に有害な粗大フェライトの抑制等の効果が向上する。これらの効果は、Ａｌ及びＺｒのうちの１種又は２種の元素を、合計で０．００５％以上含有している場合に顕著となる。一方、Ａｌ及びＺｒのうちの１種又は２種の元素を、合計で０．０５０％を超えて含有していると、溶接金属が硬化して靱性が低下する。このような理由から、Ａｌ及び／又はＺｒは、合計で０．００５〜０．０５０％とする。
【００２９】
（Ｎ：０．００５％以下）
Ｎは、不可避的不純物である。溶接金属の靱性を安定して向上させるには、溶接金属中の固溶Ｎを低下させることが必須となる。具体的には、Ｎ含有量が０．００５％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。よって、Ｎ含有量は０．００５％以下に規制する。
【００３０】
（Ｂ：０．０００５〜０．０１０％）
Ｂは、Ｔｉとの複合添加により、溶接金属組織を微細化して、溶接金属の靱性向上に寄与する元素である。また、Ｂは、４９０〜７８０Ｎ／ｍｍ２級の高張力鋼を高電流・高入熱・高パス間温度の条件で多層盛ガスシールドアーク溶接する際に、溶接金属の焼入れ性を向上し、結晶粒界での靭性に有害な粗大フェライトの生成を抑制する効果がある。しかしながら、Ｂ含有量が０．０００５％未満の場合、このような効果が十分に得られない。一方、溶接金属中のＢ含有量が過度に高くなると、具体的には、Ｂ含有量が０．０１０％を超えると、溶接金属が硬化し靭性の低下を招き、更には、溶接高温割れの原因となる。よって、Ｂ含有量は０．０００５〜０．０１０％とする。なお、強度が比較的低い４９０〜５４０Ｎ／ｍｍ２級の高張力鋼を溶接する場合は、溶接金属の焼入れ性が低くなることがあり、結晶粒界に粗大フェライトが生成しやすくなるため、Ｂ含有量を０．００２％以上とすることが好ましい。また、Ｂによる溶接金属の硬化を抑制するためには、Ｂ含有量を０．００５％以下とするのが好ましい。
【００３１】
また、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、上記各成分に加えて、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏからなる群から選択された１種又は２種以上の元素を含有していてもよい。
【００３２】
（Ｃｕ：０．３〜１．５％）
Ｃｕは、変態温度を低下させて組織を微細化し、強度向上に有効な元素であり、特に、高強度鋼の溶接を行う場合、並びに極端な高電流・高入熱・高パス間温度の条件で溶接する場合における靱性向上にも有効に作用する。しかしながら、Ｃｕ含有量が０．３％未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、Ｃｕ含有量が１．５％を超えると、Ｃｒ及びＭｏと同様に析出脆化が生じたり、溶接金属高温割れが発生したりする。よって、Ｃｕを添加する場合は、その含有量を０．３〜１．５％とする。なお、防錆のため、ワイヤ全質量に対して約０．２〜０．３％の範囲でワイヤ表面にＣｕめっきが施されている場合があるが、その場合、このＣｕめっき量も本発明におけるＣｕ含有量に含まれる。
【００３３】
（Ｎｉ：０．３〜３．０％）
Ｎｉは、変態温度を低下させて組織を微細化すると共に、溶接金属中に固溶して靭性を低下させることなく強度を高める元素であり、高強度の溶接金属を得るために、一般に使用されている元素である。しかしながら、Ｎｉ含有量が０．３％未満の場合、高強度鋼の溶接又は高入熱・高パス間温度の溶接時に、強度及び靭性の低下を防止する効果が十分に得られない。一方、Ｎｉ含有量が３％を超えると、溶接金属の凝固偏析部において凝固温度が下がり、溶接高温割れが発生する。よって、Ｎｉを添加する場合は、その含有量を０．３〜３．０％とする。
【００３４】
（Ｃｒ：０．１〜１．５％）
Ｃｒは、Ｃｕと同様に、変態温度を低下させることにより、組織を微細化し、強度を向上させる効果がある。特に、高強度鋼の溶接を行う場合、及び極端な高電流・高入熱・高パス間温度の条件で溶接する場合における靱性向上に有効に作用する。しかしながら、Ｃｒ含有量が０．１％未満の場合、これらの効果が十分に得られない。一方、単独でＣｒを添加し、その含有量が１．５％を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり、靱性に対する悪影響が生じる。よって、Ｃｒを添加する場合は、その含有量を０．１〜１．５％とする。
【００３５】
（Ｍｏ：０．１〜１．５％）
Ｍｏは、Ｃｕ及びＣｒと同様に、変態温度を低下させ、組織を微細化することにより、靱性を向上させるのに有効な元素である。特に、高強度鋼の溶接を行う場合、及び極端な高電流・高入熱・高パス間温度の条件で溶接する場合に、軟化抵抗を有し、靱性向上にも有効に作用する。しかしながら、Ｍｏ含有量が０．１％未満の場合、その効果が十分に得られない。一方、単独でＭｏを添加し、その含有量が１．５％を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり、靱性に対する悪影響が生じる。よって、Ｍｏを添加する場合は、その含有量を０．１〜１．５％とする。
【００３６】
（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ：１種又は２種以上を合計で５．０％以下）
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏからなる群から選択された１種又は２種以上の元素の含有量が合計で５．０％を超えると、溶接金属の硬化が著しく、靭性低下が大きくなる。このため、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及び／又はＭｏを添加する場合は、各元素の含有量を上述の範囲にすると共に、これらの元素の総含有量を５．０％以下に規制する。
【００３７】
更に、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおける上記以外の成分、即ち、残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この不可避的不純物のうち、Ｐは、溶接金属の靭性を低下させるため、その含有量を０．０１５％以下とすることが好ましい。また、Ｓは、溶接部のスラグ剥離性を改善する作用があるものの、溶接金属の靭性を低下させるため、その含有量を０．０２０％以下とすることが好ましい。
【００３８】
なお、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、本発明の目的とする溶接金属の特性を阻害しない範囲であれば、ワイヤ中に前述した成分以外の金属成分を含有することは許容される。例えば、溶接金属の強度及び靱性を調整する目的で、Ｖ及びＮｂを夫々０．００５％以下の範囲で添加することもできる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例により、本発明の効果を詳細に説明する。本実施例においては、先ず、各表１〜表３に示す組成になるように、各種原料鋼を真空溶解し、鍛造した後、圧延及び伸線し、１．４ｍｍ径の２０ｋｇ巻のスプール巻ワイヤを作製した。なお、下記表１〜３に示すワイヤ組成における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。また、下記表１〜３における下線は、本発明の範囲外であることを示す。
【００４０】
【表１】
0004625415.tif 000002
【００４１】
【表２】
0004625415.tif 000003
【００４２】
【表３】
0004625415.tif 000004
【００４３】
次に、上記表１〜表３に示す実施例及び比較例の各ワイヤを使用して、下記表４に示す条件で、板厚が２５ｍｍの４９０Ｎ／ｍｍ２級の鋼板をガスシールドアーク溶接して、溶着金属試験（開先形状、試験片採取位置はＪＩＳ  Ｚ３１１１に準拠）を行った。
【００４４】
【表４】
0004625415.tif 000005
【００４５】
また、溶接金属の強度及び靭性の評価として、上記表４に示す条件で板厚が２５ｍｍの４９０Ｎ／ｍｍ２級の鋼板をガスシールドアーク溶接した継手の溶接金属から切り出した試験片を使用して、引張り試験及び０℃でのシャルピー衝撃試験を行った。その結果、引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ０℃でのシャルピー衝撃試験の各５回繰り返し吸収エネルギーの最小値が７０Ｊ以上であった場合を合格（良好）とした。
【００４６】
更に、溶接作業性は、スパッタ発生量及びアーク安定性から評価した。具体的には、溶接時のスパッタ発生量は、溶着金属試験とは別に銅製の捕集箱を使用したビードオンプレート溶接を行い、上記表４に示す条件で３回溶接（１回の溶接時間１．５分）したときに捕集したスパッタ量を１分間の発生量に換算して評価した。また、アーク安定性は、スパッタ発生量が２ｇ／分以下の場合に、アークが安定し、良好であるとした。以上の評価結果を、下記表５及び表６にまとめて示す。
【００４７】
【表５】
0004625415.tif 000006
【００４８】
【表６】
0004625415.tif 000007
【００４９】
上記表１、表２及び表５に示すＮｏ．Ｗ１〜Ｎｏ．Ｗ３７は本発明の範囲内である実施例のワイヤであり、上記表３及び表６に示すＮｏ．Ｚ１〜Ｎｏ．Ｚ１９は本発明の範囲から外れる比較例のワイヤである。上記表５に示すように、実施例Ｎｏ．Ｗ１〜Ｎｏ．Ｗ３７のワイヤは、ワイヤ組成が適正であるため、溶接金属の強度及び吸収エネルギー共に良好であり、更に、溶接時のスパッタ発生量も少なく、アークが安定し、満足な結果が得られた。
【００５０】
一方、上記表６に示すように、Ｎｏ．Ｚ１及びＮｏ．Ｚ２のワイヤは、Ｃ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ１のワイヤは、Ｃ含有量が本発明の範囲を超えているためシャルピー吸収エネルギーが低かった。比較例Ｎｏ．Ｚ２のワイヤは、Ｃ含有量が本発明の範囲に満たないため溶接金属の引張強さが不足していた。また、Ｎｏ．Ｚ３及びＮｏ．Ｚ４のワイヤは、Ｓｉ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ３のワイヤは、Ｓｉ含有量が本発明の範囲を超えているため吸収エネルギーが低かった。比較例Ｎｏ．Ｚ４のワイヤは、Ｓｉ含有量が本発明の範囲に満たないため、スパッタ量が多く、更に脱酸不足で欠陥が発生した。
【００５１】
Ｎｏ．Ｚ５及びＮｏ．Ｚ６のワイヤは、Ｍｎ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ５のワイヤは、Ｍｎ含有量が本発明の範囲を超えているため、靭性が低下した。比較例Ｎｏ．Ｚ６のワイヤは、Ｍｎ含有量が本発明の範囲に満たないため焼入れ性不足となり、強度及び靭性が低下した。また、Ｎｏ．Ｚ７及びＮｏ．Ｚ８のワイヤは、Ａｌ及びＺｒの総含有量が本発明の範囲から外れている比較例であり、これらのワイヤはいずれも、溶接金属組織の微細化が不十分であり、靭性が不足していた。更に、Ｎｏ．Ｚ９及びＮｏ．Ｚ１０のワイヤは、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量との比（Ｍｎ／Ｓｉ）０．８５未満の比較例であり、これらのワイヤは、溶接金属組織が粗大化し、靭性が低下した。更にまた、Ｎｏ．Ｚ１１及びＮｏ．Ｚ１２のワイヤは、Ｔｉ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ１１のワイヤは、Ｔｉ含有量が本発明の範囲を超えているため、溶接金属が硬化して靭性が低下した。比較例Ｎｏ．Ｚ１２のワイヤは、Ｔｉ含有量が本発明の範囲に満たないため、ミクロ組織が粗くなり、靭性低下した。
【００５２】
Ｎｏ．Ｚ１３及びＮｏ．Ｚ１４のワイヤは、Ｍｇ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。Ｎｏ．Ｚ１３のワイヤは、Ｍｇ含有量が本発明の範囲を超えているため、スパッタ量が多くなってアークが乱れ、結果的に靭性も劣化した。Ｎｏ．Ｚ１４のワイヤは、Ｍｇ含有量が本発明の範囲に満たないため、焼入れ性が不足し、その結果靭性が不足していた。また、比較例Ｎｏ．Ｚ１５のワイヤは、Ｎ含有量が本発明の範囲を超えているため、靭性が不足していた。更に、Ｎｏ．Ｚ１６及びＮｏ．Ｚ１７のワイヤは、Ｓｉ及びＭｎの総含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ１６のワイヤは、Ｓｉ及びＭｎの総含有量が本発明の範囲に満たないため、焼入れ性が不足し、その結果靭性が足らなかった。比較例Ｎｏ．Ｚ１７のワイヤは、Ｓｉ及びＭｎの総含有量が本発明の範囲を超えているため、靭性が低下した。Ｎｏ．Ｚ１８及びＮｏ．Ｚ１９のワイヤは、Ｂ含有量が本発明の範囲から外れている比較例である。比較例Ｎｏ．Ｚ１８のワイヤは、Ｂ含有量が本発明の範囲に満たないため、粒界フェライトが多く生成して靭性が不足した。比較例Ｎｏ．Ｚ１９のワイヤは、Ｂ含有量が本発明の範囲を超えているため、強度は満たしていたが、溶接金属に高温割れが発生し、更に靭性が大きくばらついていたため、結果として最低値は満たさなかった。