(57)【要約】【課題】  炭素当量式およびＰCM式に含まれないまたは炭素当量式およびＰCM式に顕著な影響を与えないフェライト形成元素であるＡｌとＳｉを、従来の溶接構造用鋼より多量に添加し、高炭素当量組成においてもボンド硬さおよびボンド切り欠き靱性を制御し、改善する。【解決手段】  Ｆｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌを基本組成とし、Ｃを0.03wt%−0.3wt%、Ｍｎを0.5wt%−2.5wt%、Ｓｉを0.15wt%−2.5wt%、Ａｌを0.01wt%−1.5wt%含有し、Ｐが0.15wt%未満、Ｓが0.05wt%未満に抑えられ、不可避的不純物を含有する溶接構造用鋼の溶接により形成され、ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下である。【選択図】          図１
2007002289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌを基本組成とし、Ｃを0.03wt%−0.3wt%、Ｍｎを0.5wt%−2.5wt%、Ｓｉを0.15wt%−2.5wt%、Ａｌを0.01wt%−1.5wt%含有し、下記［１］［２］の成
分関係を満たし、Ｐが0.15wt%未満、Ｓが0.05wt%未満に抑制され、不可避的不純物を含有する溶接構造用鋼の溶接により形成され、ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下であることを特徴とする溶接継手。
［１］Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の関係はＭｎの添加量毎に以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.6≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.5
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.9≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.0
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.2≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.5≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.8
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋5.0
［２］上記［１］の関係を満たした上でＣの添加量は以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
【請求項２】
Ｆｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌを基本組成とし、Ｃを0.1wt%−0.3wt%、Ｍｎを0.5wt%−2.5wt%、Ｓｉを0.15wt%−2.5wt%、Ａｌを0.01wt%−1.5wt%含有し、下記［３］［４］の成分関係を満たし、Ｐが0.15wt%未満、Ｓが0.05wt%未満に抑制され、不可避的不純物を含有する溶接構造用鋼の溶接により形成され、ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下であることを特徴とする溶接継手。
［３］Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の関係はＭｎの添加量毎に以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.3
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.6
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.4≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.9
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.2
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋2.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5
［４］上記［３］の関係を満たした上でＣの添加量は以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、溶接継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の安全性に溶接継手部が重要な役割を担っている。ボンド硬さ（溶接熱影響部（ＨＡＺ）の硬度）およびボンド切り欠き靱性（シャルピー衝撃試験における吸収エネルギーで表記される）が、安全性評価の重要なパラメータとなっている。ボンド硬さは、応力腐食割れ（ＳＣＣ）や溶接低温割れなどの鋼の溶接性に関わる評価パラメータである。
【０００３】
従来、溶接構造用高強度鋼の組成成分は、融点近傍まで加熱された後冷却されるボンド近傍部において、オーステナイト単相域を経、オーステナイト−フェライト２相域を通って室温へ冷却されるような設計となっている。また、この成分系では、急冷されるほど、ベイナイト、マルテンサイト、島状マルテンサイト（Ｍ−Ａ）などが析出しやすくなり、ボンド硬さが上昇する。ボンド硬さは、炭素当量（またはＰCM値）が増加するにつれて増大する。ボンド切り欠き靱性は、溶接入熱の影響に強く支配されるが、ＨＡＺ組織との関係が深い。しかし、炭素当量（またはＰCM値）の低減によりボンド切り欠き靱性は改善する傾向にある。そこで、低炭素当量（または低ＰCM）化の成分設計がなされている（非特許文献１）。
【０００４】
炭素当量およびＰCM値について、国際溶接学会（ＩＩＷ）では以下の式が提案されている。
Ｃeq＝Ｃ＋Ｍｎ/６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）/５＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）/１５
ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ/３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）/２０＋Ｎｉ/６０＋Ｍｏ/１５＋Ｖ/１０＋
５Ｂ
【非特許文献１】溶接構造要覧，黒木出版，1988年第１版，ｐ．３９−４０およびｐ．６６−６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、炭素当量式およびＰCM式に含まれないまたは炭素当量式およびＰCM式に顕著な影響を与えないフェライト形成元素であるＡｌとＳｉを、従来の溶接構造用鋼より多量に添加し、高炭素当量組成においてもボンド硬さおよびボンド切り欠き靱性が制御され、改善された溶接継手を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、Ｆｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌを基本組成とし、Ｃを0.03wt%−0.3wt%、Ｍｎを0.5wt%−2.5wt%、Ｓｉを0.15wt%−2.5wt%、Ａｌを0.01wt%−1.5wt%含有し、下記［１］［２］の成分関係を満たし、Ｐが0.15wt%未満、Ｓが0.05wt%未満に抑制され、不可避的不純物を含有する溶接構造用鋼の溶接によ
り形成され、ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400Ｈ
Ｖ以下であることを特徴としている。
［１］Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の関係はＭｎの添加量毎に以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.6≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.5            （１）
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.9≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.0            （２）
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.2≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5            （３）
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.5≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.8            （４）
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋5.0            （５）
（図１〜図４に式（１）〜式（５）の成分範囲を示す。）
［２］上記［１］の関係を満たした上でＣの添加量は以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
本願発明は、第２には、Ｆｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌを基本組成とし、Ｃを0.1wt%−0.3wt%、Ｍｎを0.5wt%−2.5wt%、Ｓｉを0.15wt%−2.5wt%、Ａｌを0.01wt%−1.5wt%含有し、下記［３］［４］の成分関係を満たし、Ｐが0.15wt%未満、Ｓが0.05wt%未満に抑制され、不可避的不純物を含有する溶接構造用鋼の溶接により形成され、ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下であることを特徴としている。
［３］Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の関係はＭｎの添加量毎に以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.3            （６）
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.6            （７）
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.4≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.9            （８）
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.2            （９）
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋2.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5            （１０）
（図５〜図７に式（７）〜式（９）の成分範囲を示す。）
［４］上記［３］の関係を満たした上でＣの添加量は以下に示す通りであり、中間値は内挿による。
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、ＡｌとＳｉを、従来の溶接構造用鋼より多量に添加することにより、高炭素当量組成においてもボンド硬さおよびボンド切り欠き靱性が制御され、改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本願発明の溶接継手に用いられる溶接構造用鋼は、基本組成をＦｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌとし、従来の溶接構造用鋼より多量のＡｌおよびＳｉを含有している。
【０００９】
図８に、Ａｌ、Ｓｉの添加にともなう材料特性を平衡状態図で示す。
【００１０】
Ａｌの添加は、包晶点を高炭素側へ遷移させ、γ領域も高炭素側へ遷移させ、α−γ二相域を拡大させる。Ｓｉの添加は、包晶点を大きく変化させずにγ領域を温度軸方向に縮小させ、α−γ二相域を拡大させる。
【００１１】
図９は、Ｆｅ−0.08Ｃ−1.0Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350℃に加熱した場合の
溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。すべての冷却速度においてフェライト（Ｆ）が析出している。フェライトの析出により硬度は低下する。
【００１２】
図１０は、Ｆｅ−0.08Ｃ−1.0Ｍｎ−0.2Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350℃に加熱した場合
の溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。Ｓｉの減量によりα−γ二相域が温度軸方向に縮小する傾向にある。溶接ＣＣＴ線図からは、フェライト（Ｆ）の析出域がやや高冷却速度側へシフトし、ベイナイト（Ｂ）の析出が促されていることが確認される。
【００１３】
図１１は、高炭素当量となるＦｅ−0.17Ｃ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350
℃に加熱した場合の溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。一旦オーステナイトとなった後、急冷時の高温域でのオーステナイトの粒成長が抑制されるとともに
、高Ｃ濃度のオーステナイトからのフェライトの析出が抑制され、より低温側の二相域でベイナイト（Ｂ）およびマルテンサイト（Ｍ）への変態が生じている。旧オーステナイト粒より細粒のパケット状の単位で方位がそれぞれ異なるベイナイトおよびマルテンサイトが生成していた。このようなミクロ組織はボンド切り欠き靱性を向上させる。高濃度Ｃ化したオーステナイトにおいて、温度の低下とともにオーステナイト中のＣ濃度の揺らぎが大きく、またはＡｌ、Ｓｉの添加によりそれらの微細介在物が分布することで、変態を誘起するポテンシャルがオーステナイト中に点在し、その結果、オーステナイト中に細粒のパケットでベイナイトおよびマルテンサイトが剪断変態したと考えられる。
【００１４】
以上のように、Ａｌ、Ｓｉの添加により、フェライトの析出範囲を広めてボンド硬さを制御することができ、また、高Ｃ化を可能とし、溶接ボンド近傍のＨＡＺにおけるフェライト、ベイナイト、マルテンサイトおよびＭ−Ａの析出を制御し、ボンド切り欠き靱性の改善を図ることもできる。高炭素当量あるいは高ＰCM値化する場合に、フェライト、ベイナイトを適正に析出させる成分設計を行うことによりボンド硬さを抑制することができ、冷却時にオーステナイトからのフェライト、ベイナイト、マルテンサイト変態を適性かつ微細に起こさせ、適正な組織分布を形成することのできる成分設計を行い、ボンド切り欠き靱性を改善することができる。
【００１５】
本願発明の溶接継手は、副次的な効果として、引張強度の上昇と、フェライト粒以外の第２相となるセメンタイトの組織割合が増大して塑性加工係数が上昇し、低降伏比の実現が見込まれる。また、一般に、微細粒化した鋼のＨＡＺでは、溶接熱によって結晶粒の粗大化が生じ、一部の領域において母材の強度より低下する軟化域が形成されやすいが、Ａｌ、ＳｉとＣ、Ｍｎの成分量を適正に設計することにより、フェライト粒を固溶強化し、軟化の程度を大きく抑制することが可能となる。
【００１６】
本願発明の溶接継手に用いられる溶接構造用鋼の各成分の添加量は次の理由による。
【００１７】
炭素当量式またはＰCM式に含まれる成分、たとえば、Ｃ、Ｍｎ等は、ボンド硬さおよびボンド切り欠き靱性に強く関わり、特にＣは支配的である。Ｃの添加量は、Ｍｎの添加量と関連し、たとえば、1.5wt%Ｍｎのとき、著しく低いと鋼の強度と伸びを確保することができず、0.3wt%を超えると、ボンド切り欠き靱性が著しく劣化する。このため、Ｃの添加量は、0.03wt%−0.3wt%とする。
【００１８】
Ｍｎの添加量は、鋼板作製時の難易性から0.5wt%−2.5wt%にする。
【００１９】
同様に、Ｓｉの添加量は、鋼板作製時の難易性から0.15wt%−2.5wt%にする。
【００２０】
同じくＡｌの添加量は、鋼板作製時の難易性から0.01wt%−1.5wt%にする。
【００２１】
Ｐ、Ｓはともに溶接性と溶接部靱性を低下させる元素であるので、それぞれ、0.15wt%
未満、0.05wt%未満にする。
【００２２】
その上で、本願発明の溶接継手の特徴であるボンド切り欠き靱性が０℃において２７J
以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下を実現するように、Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の
範囲は図１に示した範囲内とする。すなわち、
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.6≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.5
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.9≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.0
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.2≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.5≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.8
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋5.0
であり、中間値は内挿によるものとする。
【００２３】
Ｃの添加量については、上記Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量を満たした上で、次の関係を満たすものとする。すなわち、
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
であり、中間値は内挿によるものとする。
【００２４】
ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上で、かつボンド硬さが400ＨＶ以下の溶
接継手を実現するには、Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の関係はＭｎの添加量毎に以下に示す通りであり、中間値は内挿による。すなわち、
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋0.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.3
［Ｍｎwt%］＝1.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.6
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.4≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.9
［Ｍｎwt%］＝2.0において、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.2
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
-3.0［Ａｌwt%］＋2.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.5
Ｃの添加量については、上記Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量を満たした上で、0.1wt%−0.3wt%であり、かつ次の関係を満たすものとする。すなわち、
［Ｍｎwt%］＝0.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.055［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.015［Ａｌwt%］＋0.19
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.026［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2＋0.17
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.19［Ａｌwt%］2−0.025［Ａｌwt%］＋0.17
［Ｍｎwt%］＝1.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.094［Ａｌwt%］3＋0.016［Ａｌwt%］2＋0.009［Ａｌwt%］＋0.175
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.052［Ａｌwt%］3＋0.078［Ａｌwt%］2＋0.01［Ａｌwt%］＋0.155
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.047［Ａｌwt%］2＋0.033［Ａｌwt%］＋0.15
［Ｍｎwt%］＝2.5において、
［Ｓｉwt%］＝0.15の場合、
［Ｃwt%］≦0.16［Ａｌwt%］3−0.094［Ａｌwt%］2＋0.063［Ａｌwt%］＋0.16
［Ｓｉwt%］＝0.8の場合、
［Ｃwt%］≦0.065［Ａｌwt%］3＋0.094［Ａｌwt%］2−0.01［Ａｌwt%］＋0.135
［Ｓｉwt%］≧1.6の場合、
［Ｃwt%］≦0.05［Ａｌwt%］3＋0.13［Ａｌwt%］2−0.024［Ａｌwt%］＋0.12
であり、中間値は内挿によるものとする。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図１２に、Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼におけるＣ量のボンド切り欠き靱
性への影響を示す。ボンド切り欠き靱性は、０℃におけるシャルピー衝撃エネルギーで示している。突合せ継手とし、一般的な溶接条件である800℃から500℃へ冷却する時間を８秒とした。従来の溶接構造用鋼は0.3Ｓｉ−０Ａｌ組成に代表され、溶接継手の平均的な
ボンド切り欠き靱性は、概ね0.18wt%Ｃ以下において２７Ｊ以上（０℃における）である
。これに対し、本願発明の溶接継手は、0.03wt%≦Ｃ＜0.3wt%まで０℃において２７Ｊ以
上を確保することができる。0.1wt%≦Ｃ＜0.3wt%では０℃において４７Ｊ以上が得られる。
（実施例２）
図１３に、Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.6Ｓｉ−0.6Ａｌ成分鋼におけるＣ量のボンド切り欠き靱
性への影響を示す。溶接条件は実施例１と同様である。0.03wt%≦Ｃ＜0.3wt%で０℃にお
いて２７J以上を確保している。0.1wt%≦Ｃ＜0.3wt%では０℃において４７Ｊ以上を得て
いる。
【００２６】
実施例１とともに実施例２から確認されるように、ボンド切り欠き靱性が向上するＣ量の領域がある。ボンド切り欠き靱性の改善は溶接性の向上をもたらす。
（実施例３）
図１４に、Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.3Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼においてＣ量を変化させたときの
ボンド硬さを示す。溶接条件は実施例１と同様である。０wt%Ａｌである従来鋼と比較す
ると、ボンド硬化の抑制が可能で、同一ボンド硬さでは、Ａｌの添加によりＣ量を増加させることができることが確認される。ボンド硬さの抑制効果は、低温割れ感受性を低減することができるとともに、表１に示したように、耐応力腐食割れの抑制に有効である。
【００２７】
【表１】
2007002289.tif 000003
（実施例４）
Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ａｌ成分鋼において、Ｍｎの量を1.0wt%、1.5wt%および2.0wt%に設定し、それぞれのＭｎ量に対してＳｉおよびＡｌの量を変えたときのボンド切り欠き靱性を求めた。Ｃは平衡状態図で包晶点となる量に設定した。鋼には、板厚１６mmの鋼板を用い、溶接は、２０ｋＪ/ｃｍの入熱のＣＯ2アーク溶接とした。ボンド切り欠き靱性が０℃において２７J以上となる範囲は、Ｍｎ＝1.0wt%の場合、図１５に示したように、
−3.0［Ａｌwt%］＋0.9≦［Ｓｉwt%］≦−3.0［Ａｌwt%］＋4.0
であり、Ｍｎ＝1.5wt%の場合、図１６に示したように、
−3.0［Ａｌwt%］＋1.2≦［Ｓｉwt%］≦−3.0［Ａｌwt%］＋4.5
である。また、Ｍｎ＝2.0wt%の場合、図１７に示したように、
−3.0［Ａｌwt%］＋1.5≦［Ｓｉwt%］≦−3.0［Ａｌwt%］＋4.8
である。
（実施例５）
実施例４と同様にＣＯ2アーク溶接を行った。ボンド切り欠き靱性が０℃において４７
Ｊ以上となる範囲は、Ｍｎ＝1.0wt%の場合、図１８に示したように、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.0≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.6
であり、Ｍｎ＝1.5wt%の場合、図１９に示したように、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.4≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋3.9
であり、Ｍｎ＝2.0wt%の場合、図２０に示したように、
-3.0［Ａｌwt%］＋1.8≦［Ｓｉwt%］≦-3.0［Ａｌwt%］＋4.2
である。
（実施例６）
図２１に、Ｆｅ−0.1Ｃ−1.5Ｍｎ−0.6Ｓｉ−0.6Ａｌ成分鋼（Ｇ１）、Ｆｅ−0.17Ｃ−1.5Ｍｎ−0.6Ｓｉ−0.6Ａｌ成分鋼（Ｇ２）、Ｆｅ−0.1Ｃ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ
成分鋼（Ｇ３）およびＦｅ−0.17Ｃ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼（Ｇ４）を入熱
量１５ｋＪ/ｃｍでＣＯ2アーク溶接した場合のＨＡＺの硬さ分布を示した。ボンド硬さが４００ＨＶ以下に抑制され、軟化の程度、軟化幅ともにＣ量の増加によって軽減されている。母材強度、靱性の改善には、フェライト粒径を５ミクロン以下に微細化することが有効であり、Ｃ量の増加は、母材強度を高め、母材の降伏比を低下させることができる利点がある。一方、微細粒化された鋼を溶接する場合、ＨＡＺにおいて強度が低下する軟化域が発生する傾向にあるが、上記の通り、Ｃ量の増加は、軟化する領域や軟化の低下度を抑制する。Ｃ量を増加しても、Ａｌ、Ｓｉが添加されているので、ボンド切り欠き靱性は確保される。表２に示したように、フェライト微細粒鋼の場合にもＣ量を高め、Ａｌ、Ｓｉを適正に添加することによりボンド切り欠き靱性が改善される。
【００２８】
【表２】
2007002289.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本願発明の溶接継手に用いられる、ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上を実現する溶接構造用鋼におけるＭｎ−Ｓｉ−Ａｌの添加量の範囲を示した図である。
【図２】ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図３】ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図４】ボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図５】ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図６】ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図７】ボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上を実現するＡｌ、Ｓｉの添加量の相関関係をＭｎ添加量毎に示した相関図である。
【図８】Ａｌ、Ｓｉの添加によるフェライト、オーステナイト領域の変化を示した平衡状態図である。
【図９】Ｆｅ−0.08Ｃ−1.0Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350℃に加熱した場合の溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。
【図１０】Ｆｅ−0.08Ｃ−1.0Ｍｎ−0.2Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350℃に加熱した場合の溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。
【図１１】Ｆｅ−0.17Ｃ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼を1350℃に加熱した場合の溶接ＣＣＴ線図を平衡状態図とともに示したものである。
【図１２】Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.8Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼におけるＣ量とボンド切り欠き靱性の相関図である。
【図１３】Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.6Ｓｉ−0.6Ａｌ成分鋼におけるＣ量とボンド切り欠き靱性の相関図である。
【図１４】Ｆｅ−1.5Ｍｎ−0.3Ｓｉ−0.8Ａｌ成分鋼におけるＣ量とボンド硬さの相関図である。
【図１５】実施例４でボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図１６】実施例４でボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図１７】実施例４でボンド切り欠き靱性が０℃において２７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図１８】実施例５でボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図１９】実施例５でボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図２０】実施例５でボンド切り欠き靱性が０℃において４７Ｊ以上となるＡｌ、Ｓｉの添加量をＭｎの添加量毎に示した相関図である。
【図２１】Ｍｎ＝1.5wt%とした各種Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｓｌ成分鋼のＨＡＺの硬さ分布を示した図である。
【図１】
2007002289.tif 000005
【図２】
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【図３】
2007002289.tif 000007
【図４】
2007002289.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007002289.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007002289.tif 000019
【図１６】
2007002289.tif 000020
【図１７】
2007002289.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2007002289.tif 000024
【図２１】
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