專利名稱：藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由軟鋼、高張力鋼等構(gòu)成的氣體保護(hù)電弧焊適用的藥芯焊絲。

背景技術(shù)：
歷來(lái)，在適用于鋼板的氣體保護(hù)電弧焊的藥芯焊絲中，提出的藥芯焊絲具有如下的結(jié)構(gòu)。例如，在專利文獻(xiàn)1中，提出有一種氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲，其相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，以質(zhì)量％計(jì)，含有規(guī)定量的TiO2、SiO2、ZrO2、CaO、Na2O、K2O、F、C、Si、Mn、Al、Mg、P、S、B、Bi，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，Na2O+K2O、Mn/Si、Al+Mg為規(guī)定量。
專利文獻(xiàn)1特開2006-289404號(hào)公報(bào) 但是，專利文獻(xiàn)1所述的焊絲，不含有Ti，另外Mn的含量也少，因此在鋼板的單面對(duì)接接頭焊接中，有在初層焊接部發(fā)生高溫裂紋這樣的問(wèn)題。另外，因?yàn)楹附z不含Al2O3，所以有全姿勢(shì)焊接中的焊接操作性差這樣的問(wèn)題。還有，因?yàn)楹附z的Mn量少，所以也有焊接金屬的機(jī)械的性質(zhì)差這樣的問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述課題而做，其目的在于，提供一種耐高溫裂紋性、焊接操作性和焊接金屬的機(jī)械的性質(zhì)優(yōu)異的藥芯焊絲。
為了解決所述課題，本發(fā)明的藥芯焊絲是在鋼制外皮內(nèi)填充有焊劑的藥芯焊絲，其中，焊劑的填充率相對(duì)于焊絲總質(zhì)量為10～25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有C0.03～0.08質(zhì)量％、Si(由焊絲所含的全部的Si源計(jì)算的Si量的總和)0.10～1.00質(zhì)量％、Mn(由焊絲所含的全部的Mn源計(jì)算的Mn量的總和)2.30～3.75質(zhì)量％、Ti0.15～1.00質(zhì)量％、TiO25.0～8.0質(zhì)量％、Al0.05～0.50質(zhì)量％、Al2O30.05～0.50質(zhì)量％、Mg0.30～1.00質(zhì)量％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，將僅根據(jù)所述焊絲中含有的所述TiO2和所述Ti之中的所述Ti計(jì)算出的Ti量作為Ti計(jì)算量，將根據(jù)所述焊絲中含有的全部的Si源計(jì)算出的Si量的總和作為Si計(jì)算量時(shí)，滿足(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20的關(guān)系。
根據(jù)所述構(gòu)成，焊劑相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的填充率為規(guī)定量，通過(guò)相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2、Al、Al2O3和Mg，在焊接時(shí)，飛濺發(fā)生、煙塵發(fā)生得到抑制，熔渣剝離性被改善，并且焊接接頭(焊接金屬)的強(qiáng)度提高，并且初層焊接部的高溫裂紋受到抑制。另外，由于Ti計(jì)算量和Si計(jì)算量滿足規(guī)定關(guān)系，即(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20，從而在焊接時(shí)Ti有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦猩傻膴A雜物的組成控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。其結(jié)果是，能夠使焊接金屬的凝固組織微細(xì)化，高溫裂紋的抑制作用提高。
另外，該藥芯焊絲，其相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，以稀土類化元素?fù)Q算值計(jì)還含有0.500質(zhì)量％以下的稀土類化合物的1種或2種以上。
根據(jù)所述構(gòu)成，通過(guò)進(jìn)一步含有規(guī)定量的稀土類化合物的1種或2種以上，Ti向焊接金屬的提取率提高，容易將焊接金屬中生成的夾雜物的組成控制為Ti系氧化物組成，高溫裂紋的抑制作用進(jìn)一步提高。
根據(jù)本發(fā)明的藥芯焊絲，焊劑的填充率為規(guī)定量，通過(guò)含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2、Al、Al2O3和Mg，并且，藥芯焊絲所含的Ti量和Si量滿足規(guī)定的關(guān)系，由此初層焊接部的耐高溫裂紋性優(yōu)異，并且全姿勢(shì)焊接中的焊接操作性(包括焊道外觀)和焊接金屬的機(jī)械的特性優(yōu)異。其結(jié)果是，能夠提供品質(zhì)優(yōu)異的焊接制品。
另外，通過(guò)焊絲進(jìn)一步含有稀土類化合物的1種或2種以上，初層焊接部的耐高溫裂紋性更加優(yōu)異。



圖1(a)～(d)是表示本發(fā)明的藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2表示用于耐高溫裂紋性的評(píng)價(jià)的焊接母材的坡口形狀的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明 1 藥芯焊絲(焊絲) 2 鋼制外皮 3 焊劑 4 接頭 11 焊接母材 12 耐火物 13 鋁帶
具體實(shí)施例方式 對(duì)于本發(fā)明的藥芯焊絲進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。圖1(a)～(d)是表示藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖1(a)～(d)所示，藥芯焊絲(以下稱為焊絲)1由形成為筒狀的鋼制外皮2和填充于該筒內(nèi)的焊劑3構(gòu)成。另外，焊絲1也可以如下任意一種形態(tài)在如圖1(a)所示這樣的沒(méi)有接頭的鋼制外皮2的筒內(nèi)填充有焊劑3的無(wú)縫型；在如圖1(b)～(d)所示這樣的有接頭4的鋼制外皮2的筒內(nèi)填充有焊劑3的有縫型。
而且，焊絲1其焊劑的填充率為規(guī)定量，其中，含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2、Al、Al2O3和Mg，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，Ti計(jì)算量和Si計(jì)算量滿足規(guī)定的關(guān)系(具體來(lái)說(shuō)，就是(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)超過(guò)規(guī)定值)。
以下，將焊絲成分(焊劑的填充率和成分量)的數(shù)值范圍與其限定理由一并記述。焊絲填充率是以相對(duì)于焊絲1(鋼制外皮2+焊劑3)的總質(zhì)量比例規(guī)定填充于鋼制外皮2內(nèi)的焊劑3的質(zhì)量。另外，成分量由鋼制外皮2和焊劑3的成分量的總和表示，以相對(duì)于焊絲1的總質(zhì)量的比例規(guī)定焊絲1(鋼制外皮2+焊劑3)中所各成分的質(zhì)量。還有，構(gòu)成焊絲1的成分之中，C、Si、Mn、Ti、TiO2、Al、Al2O3和Mg無(wú)論是從制外皮2添加還是從焊劑3添加都可以，只要由鋼制外皮2和焊劑3的至少一方添加即可。
(焊劑的填充率10～25質(zhì)量％) 焊劑的填充率低于10質(zhì)量％時(shí)，電弧的穩(wěn)定性變差，飛濺發(fā)生量增加，焊接操作性降低。另外，焊劑的填充率超過(guò)25質(zhì)量％時(shí)，焊絲1的斷線等發(fā)生，生產(chǎn)性顯著劣化。
(C0.03～0.08質(zhì)量％) C用于確保焊接部的淬火性而添加。C量低于0.03質(zhì)量％時(shí)，淬火性不足，焊接部的強(qiáng)度、韌性不足。另外，低C量會(huì)導(dǎo)致焊接中(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。若C量超過(guò)0.08質(zhì)量％，則焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量或煙塵發(fā)生量增加，焊接操作性降低。另外，作為被焊接材的鋼材的C量多時(shí)，焊接部(焊接金屬)的C量變多。而且，若是C處于發(fā)生包晶反應(yīng)的區(qū)域，則在焊接部(初層焊接部)容易發(fā)生高溫裂紋。還有，作為C源例如使用鋼制外皮、Fe-Mn等的合金粉、鐵粉等。
(Si0.10～1.00質(zhì)量％) Si用于確保焊接部的延性、維持焊道形狀而添加。Si量低于0.10質(zhì)量％時(shí)，焊接部的延性(延伸率)不足。另外，焊道形狀變差，特別是在向上立焊中焊道下垂，焊接操作性降低。若Si量超過(guò)1.00質(zhì)量％，則在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。在此，所謂Si量是指根據(jù)焊絲1中含有的全部的Si源計(jì)算出的Si量的總和。還有，作為Si源，例如使用鋼制外皮、Fe-Si、Fe-Si-Mn等的合金、K2SiF6等的氟化物、鋯砂、硅砂、長(zhǎng)石等的氧化物。
(Mn2.30～3.75質(zhì)量％) Mn用于確保焊接部的淬火性而添加。Mn量低于2.30質(zhì)量％時(shí)，焊接部的淬火性不足，韌性降低。另外，其與作為不可避免的雜質(zhì)被含有的S結(jié)合而得到的MnS量也變少，因此來(lái)自MnS的高溫裂紋的抑制作用變小，在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。若Mn量超過(guò)3.75質(zhì)量％，則焊接部的強(qiáng)度過(guò)多，韌性不足。另外，在焊接部發(fā)生低溫裂紋。在此，所謂Mn量是指根據(jù)焊絲1中含有的全部的Mn源計(jì)算出的Mn量的總和。還有，作為Mn源，例如使用鋼制外皮、Mn金屬粉、Fe-Mn、Fe-Si-Mn等的合金。
(Ti0.15～1.00質(zhì)量％，優(yōu)選為0.20～1.00質(zhì)量％) Ti(金屬Ti)用于改善焊接部(初層焊接部)的耐高溫裂紋性而添加。Ti(金屬Ti)在焊接時(shí)有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦械膴A雜物控制為Ti系氧化物組成，其結(jié)果是能夠使焊接部(焊接金屬)的凝固組織微細(xì)，焊接部(初層焊接部)的高溫裂紋抑制作用改善。Ti量(金屬Ti)低于0.15質(zhì)量％時(shí)，在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。若Ti量(金屬Ti)超過(guò)1.00質(zhì)量％，則焊接金屬再熱部容易變成硬而脆的貝氏體、馬氏體，韌性降低。另外，焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量變多，焊接操作性降低。還有，作為Ti源，例如使用鋼制外皮、Fe-Ti等的合金粉。
(TiO25.0～8.0質(zhì)量％) TiO2(Ti氧化物)用于確實(shí)全姿勢(shì)焊接性而添加。TiO2量(Ti氧化物)低于5.0質(zhì)量％時(shí)，向上立焊中焊道下垂，焊接操作性降低。若TiO2量(Ti氧化物)超過(guò)8.0質(zhì)量％，則焊接時(shí)的熔渣剝離性劣化，焊接操作性降低。另外，焊劑3的體積比重變小，生產(chǎn)性劣化。還有，作為TiO2源，例如使用金紅石。
(Al0.05～0.50質(zhì)量％，優(yōu)選0.05～0.40質(zhì)量％) Al是強(qiáng)脫氧劑，如果是適當(dāng)量的添加，則使焊接金屬的氧含量降低，Mn的提取率穩(wěn)定，焊接部(初層焊接部)的高溫裂紋抑制作用改善，韌性也穩(wěn)定化。Al量低于0.05質(zhì)量％時(shí)，脫氧不充分，在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。另外韌性也降低。若Al量超過(guò)0.50質(zhì)量％，則焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量變多，焊接操作性降低。還有，作為Al源，例如使用鋼制外皮、Al金屬粉、Fe-Al、Al-Mn等的合金粉。
(Al2O30.05～0.50質(zhì)量％，優(yōu)選0.05～0.40質(zhì)量％) Al2O3用于保持水平角焊姿勢(shì)中的焊道形狀、防止向上立焊姿勢(shì)中的焊道的下垂而添加。Al2O3量低于0.05質(zhì)量％時(shí)，水平角焊中的焊道形狀(融合)差，另外，向上立焊中發(fā)生焊道下垂，焊接操作性降低。若Al2O3量超過(guò)0.50質(zhì)量％，則焊接時(shí)的熔渣剝離性劣化，焊接操作性降低。還有，作為Al2O3源，例如使用氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物。
(Mg0.30～1.00質(zhì)量％) Mg是強(qiáng)脫氧劑，如果是適當(dāng)量的添加，則使焊接金屬的氧含量降低，Mn的提取率穩(wěn)定，高溫裂紋抑制作用改善，韌性也穩(wěn)定化。Mg量低于0.30質(zhì)量％時(shí)，脫氧不充分，在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。另外韌性也降低。若Mg量超過(guò)1.00質(zhì)量％，則飛濺發(fā)生量變多。此外，通過(guò)添加Mg，Ti向焊接金屬的提取率提高，可以使實(shí)質(zhì)的Ti使用量降低。另外，Ti向焊接金屬的提取率提高，可以將焊接金屬中的夾雜物控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。還有，作為Mg源，例如使用金屬M(fèi)g、Al-Mg、Fe-Si-Mg等的金屬粉、合金粉。
((Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20) (Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)控制焊接金屬的凝固組織的微細(xì)化的程度，其設(shè)定用于提高耐高溫裂紋性。即，通過(guò)將焊絲1所含的Ti量(金屬Ti)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，在焊接時(shí)Ti量(金屬Ti)有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦猩傻膴A雜物的組成控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。其結(jié)果是，能夠使焊接金屬的凝固組織微細(xì)，能夠顯著改善高溫裂紋抑制作用。此外，在對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物中，優(yōu)選不含會(huì)抑制凝固組織的微細(xì)化的SiO2。因此，以與焊絲1中所含的Si量的有關(guān)系規(guī)定焊絲1中所含的Ti量(金屬Ti)，具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)規(guī)定Ti計(jì)算量和Si計(jì)算量的比，即(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)，可以通過(guò)凝固組織微細(xì)化而將Ti系氧化物組成控制為有效的組成，可以將焊接金屬的凝固組織控制為在高溫裂紋抑制作用的改善中優(yōu)選的組織。
若(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)≤0.20，則焊接金屬的凝固組織無(wú)法微細(xì)化。因此，(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20，優(yōu)選(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.25，更優(yōu)選(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.37。
在此，所謂Ti計(jì)算量是焊絲1中含有的所述TiO2和所述Ti之中的僅根據(jù)所述Ti(金屬Ti)計(jì)算出的Ti量，而不含由焊絲1中含有的所述TiO2(Ti氧化物)計(jì)算(換算)的Ti量。
另外，所述Si計(jì)算量是根據(jù)焊絲1中含有的所述Si源的全部計(jì)算的Si量的總和。還有，所述SiO2包含在作為Si源使用的、例如硞砂、硅砂、長(zhǎng)石等的氧化物中。
(Fe) 余量的Fe是構(gòu)成鋼制外皮2的Fe和/或在焊劑3中添加的鐵粉、合金粉的Fe。
(不可避免的雜質(zhì)) 作為其余的不可避免的雜質(zhì)，可列舉S、P、Ni、O、Zr等，允許其在不妨礙本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)含有。S量、P量、Ni量、O量、Zr量分別優(yōu)選為0.050質(zhì)量％以下，是鋼制外皮2和焊劑3中的各成分量的總和。
還有，鋼制外皮2和焊劑3選擇鋼制外皮2和焊劑3的各成分(各成分量的方式)，是在焊絲制作時(shí)使所述焊絲成分(成分量)處于所述范圍內(nèi)。
另外，也可以在焊絲1的表面實(shí)施鍍Cu，也可以相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有0.35質(zhì)量％以下的Cu。
另外，本發(fā)明的焊絲1，在所述焊絲成分中，也可以含有稀土類化合物的1種或2種以上。而且，稀土類化合物以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)為0.500質(zhì)量％以下。
(稀土類化合物以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)為0.500質(zhì)量％以下) 稀土類元素是強(qiáng)脫氧劑，如果是適當(dāng)量的添加，Ti向焊接金屬的提取率提高，可以使實(shí)質(zhì)的Ti使用量降低。另外，Ti向焊接金屬的提取率提高，可以將焊接金屬中的夾雜物控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成，焊接部(初層焊接部)的耐高溫裂紋性得到進(jìn)一步改善。但是，若其含量以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)超過(guò)0.500質(zhì)量％，則飛濺發(fā)生量變多，電弧不穩(wěn)定，焊道外觀不良。還有，本發(fā)明中所謂稀土類元素，是指Sc、Y和原子編號(hào)57(La)～71(Lu)。另外，所謂稀土類化合物是指稀土類元素的氧化物(含Nd2O3、La2O3、Y2O3、CeO3、Ce2O3、Sc2O3等的單體的氧化物和它們的復(fù)合氧化物，以及獨(dú)居石(monazite)、氟碳鈰礦(bastnaesite)、褐簾石(allanite)、硅藻土(celite)、磷釔礦(xenotime)、硅鈹釔礦(gadolinite))，氟化物(CeF3、LnF3、PmF3、SmF3、GdF3、TbF3等)和合金(稀土類元素-Fe、稀土類元素-Fe-B、稀土類元素-Fe-Co、稀土類元素-Fe-Si、稀土類元素-Ca-Si等)、混合稀土金屬。
實(shí)施例
就本發(fā)明的藥芯焊絲，將滿足本發(fā)明的要件的實(shí)施例和不滿足本發(fā)明的要件的比較例加以比較，具體加以說(shuō)明。
在鋼制外皮(鋼使用的是含有C0.03質(zhì)量％、Si0.02質(zhì)量％、Mn0.25質(zhì)量％、P0.010質(zhì)量％、S0.007質(zhì)量％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼)的內(nèi)側(cè)，以表1、表2所示的填充率(Flux填充率)填充焊劑，制作焊絲直徑1.2mm的圖1(b)所示的焊絲1(實(shí)施例No.1～32，比較例No.33～52)。
還有，焊絲成分由以下的測(cè)定方法測(cè)定、計(jì)算。
C量根據(jù)“紅外線吸收法”測(cè)定。Si量和Mn量是溶解焊絲總量，根據(jù)“ICP發(fā)光光譜分析法”測(cè)定。
TiO2量(作為TiO2等存在，不含F(xiàn)e-Ti等)由“酸分解法”測(cè)定。用于酸分解法的溶劑使用王水，溶解焊絲總量。由此，焊絲1所含的Ti源(Fe-Ti等)溶解到王水中，但TiO2源(TiO2等)不溶于王水，因此殘留。用過(guò)濾器(濾紙為細(xì)小的5C的孔)過(guò)濾該溶液，將過(guò)濾器與殘?jiān)黄鹨浦伶囍欺釄逯?，用氣體燃燒器加熱而使之灰化。接著，加入堿性溶劑(氫氧化鈉和過(guò)氧化鈉的混合物)，再度用氣體燃燒器加熱而熔解殘?jiān)?。接著，添?8質(zhì)量％鹽酸而使熔解物溶液化，之后移至量瓶中，再加入純水混合，得到分析液。以“ICP發(fā)光光譜分析法”測(cè)定分析液中的Ti濃度。將該Ti濃度換算成TiO2量，計(jì)算出TiO2量。
Ti量(作為Fe-Ti等存在，不含TiO2等)，是通過(guò)“酸分解法”將焊絲總量溶解到王水中，過(guò)濾作為不溶的TiO2源(TiO2等)，得到該溶液作為焊絲1所含的Ti源(Fe-Ti等)，運(yùn)用“ICP發(fā)光光譜分析法”，作為Ti量(Fe-Ti等)求得其存在。
Al2O3量(作為氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物存在，不含Al金屬粉等的合金粉)由“酸分解法”測(cè)定。用于酸分解法的溶劑使用王水，溶解焊絲總量。由此，焊絲1所含的Al源(Al金屬粉等的合金粉)溶解到王水中，但Al2O3源(氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物)不溶于王水，因此殘留。用過(guò)濾器(濾紙為細(xì)小的5C的孔)過(guò)濾該溶液，將過(guò)濾器與殘?jiān)黄鹨浦伶囍欺釄逯?，用氣體燃燒器加熱而使之灰化。接著，加入堿性溶劑(氫氧化鈉和過(guò)氧化鈉的混合物)，再度用氣體燃燒器加熱而熔解殘?jiān)?。接著，添?8質(zhì)量％鹽酸而使熔解物溶液化，之后移至量瓶中，再加入純水混合，得到分析液。以“ICP發(fā)光光譜分析法”測(cè)定分析液中的Al濃度。將該Al濃度換算成Al2O3量，計(jì)算出Al2O3量。
Al量(作為Al金屬粉等的合金粉存在，不含氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物)，是通過(guò)“酸分解法”將焊絲總量溶解到王水中，過(guò)濾作為不溶的Al2O3源(氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物)，得到該溶液作為焊絲1所含的Al源(Al金屬粉等的合金粉)，運(yùn)用“ICP發(fā)光光譜分析法”，作為Al量(Al金屬粉等的合金粉)求得其存在。
Mg量、稀土類化合物量(稀土類元素量)是溶解焊絲總量，通過(guò)“ICP發(fā)光光譜分析法”測(cè)定。還有，作為稀土類化合物使用混合稀土金屬，測(cè)定稀土類元素(Ce、La)。
表1

(注)余量為Fe和不可避免的雜質(zhì) (注)Ti/si表示(Ti計(jì)算量/si計(jì)算量) 表2

(注)余量為Fe和不可避免的雜質(zhì) (注)Ti/Si表示(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量) 使用制作的焊絲1，按以下所示的方法，對(duì)于耐高溫裂紋性、機(jī)械的性質(zhì)(抗拉強(qiáng)度、吸收能)、焊接操作性進(jìn)行評(píng)價(jià)。基于該評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行實(shí)施例和比較例的焊絲1的綜合評(píng)價(jià)。
(耐高溫裂紋性) 以表3所示的焊接條件，對(duì)由JIS G3106 SM400B鋼(含有C0.12質(zhì)量％、Si0.2質(zhì)量％、Mn1.1質(zhì)量％、P0.008質(zhì)量％、S0.003質(zhì)量％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì))構(gòu)成的焊接母材進(jìn)行單面焊接(下向?qū)雍?。
表3

圖2是表示用于耐高溫裂紋性的評(píng)價(jià)的焊接母材的坡口形狀的剖面圖。如圖2所示，焊母材11具有V形的坡口，在該V形的坡口的背面，配置有襯墊材，其由陶瓷制的耐火物12和鋁帶13等構(gòu)成。然后，使坡口角度為為35°，使配置有襯墊材的部分的根部間隙為4mm。
焊接結(jié)束后，對(duì)于初層焊接部(除去弧坑部)，以X射線透射試驗(yàn)(JISZ3104)，確實(shí)有無(wú)內(nèi)部裂紋，測(cè)定裂紋發(fā)生部分的總長(zhǎng)度。計(jì)算裂紋率。在此，裂紋率根據(jù)下式計(jì)算裂紋率W＝(裂紋發(fā)生部分的總長(zhǎng)度)/(初層焊接部長(zhǎng)度(除去弧坑部))×100。以此裂紋率評(píng)價(jià)耐高溫裂紋性。其結(jié)果顯示在表4、表5中。
還有，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是，焊接電流240A下裂紋率為0％、且焊接電流260A下裂紋率為0％、且焊接電流280A下裂紋率0％時(shí)為“極優(yōu)異◎◎”，焊接電流240A下裂紋率為0％、且焊接電流260A下裂紋率為0％、且焊接電流280A下為5％以下時(shí)為“較優(yōu)異◎”，焊接電流240A下裂紋率為0％、且焊接電流260A下裂紋率為5％以下、且焊接電流280A下裂紋率超過(guò)5％～10％以下時(shí)為“優(yōu)異○～◎”，焊接電流240A下裂紋率為0％、且焊接電流260A下裂紋率超過(guò)5％、且焊接電流280A下裂紋率超過(guò)10％時(shí)為“良好○”，焊接電流240A下有裂紋、且焊接電流260A下有裂紋、且焊接電流280A下有裂紋時(shí)為“差×”。
(機(jī)械的性質(zhì)) 依據(jù)JIS Z3313，就抗拉強(qiáng)度、0℃吸收能(韌性)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果顯示在表4、表5中。
還有，抗拉強(qiáng)度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為。490MPa以上、640MPa以下時(shí)為“優(yōu)異○”，低于490MPa或超過(guò)640MPa時(shí)為“差×”。另外，0℃吸收能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是，60J以上時(shí)為“優(yōu)異○”，低于60J時(shí)為“差×”。此外，依據(jù)JIS Z3313評(píng)價(jià)延伸率時(shí)，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為，22％以上時(shí)為“優(yōu)異○”，低于22％時(shí)為“差×”。
(焊接操作性) 使用與耐高溫裂紋性同樣的焊接母材，進(jìn)行下向角焊、水平角焊、立向上角焊、立向下角焊這4種焊接，感官評(píng)價(jià)操作性。在此，下向角焊試驗(yàn)、水平角焊試驗(yàn)和向下立焊試驗(yàn)的焊接條件與所述耐高溫裂紋性一樣(參照表3)。立向上角焊試驗(yàn)的焊接條件為，焊接電流200～220A，電弧電壓24～27V。其結(jié)果顯示在表4、表5中。
還有，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為，沒(méi)有飛濺發(fā)生、煙塵發(fā)生、焊道下垂、焊道外觀等的焊接不良發(fā)生時(shí)“優(yōu)異○”，有焊接不良發(fā)生時(shí)為“差×”。
(綜合評(píng)價(jià)) 綜合評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為，在所述評(píng)價(jià)項(xiàng)目之中，耐高溫裂紋性為“◎◎或◎”且機(jī)械的性質(zhì)和焊接作業(yè)性為“○”時(shí)為“格外優(yōu)異◎”，耐高溫裂紋性為“○～◎”且機(jī)械的性質(zhì)和焊接作業(yè)性為“○”時(shí)為“優(yōu)異○～◎”，耐高溫裂紋性為“○”且機(jī)械的性質(zhì)和焊接作業(yè)性為“○”時(shí)為“良好○”，所述評(píng)價(jià)項(xiàng)目的至少1個(gè)為“×”時(shí)綜合評(píng)價(jià)為“差×”。其結(jié)果顯示在表4、表5中。
表4

表5

如表1、表4所示，實(shí)施例(No.1～32)全部的焊絲成分滿足本發(fā)明的范圍，因此在耐高溫裂紋性、機(jī)械的性質(zhì)和焊接操作性的全部項(xiàng)目中，為優(yōu)異(或良好)，在綜合評(píng)價(jià)中也為優(yōu)異(或良好)。
如表2、表5所示，比較例(No.33)因?yàn)镃量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械的性質(zhì)差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.34)因?yàn)镃量超過(guò)上限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.35)因?yàn)镾i量低于下限值，所以焊接操作性和機(jī)械的性質(zhì)(延伸率)差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.36)因?yàn)镾i量超過(guò)上限值，所以高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。
比較例(No.37)因?yàn)镸n量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械的性質(zhì)差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.38)因?yàn)镸n量超過(guò)上限值，所以機(jī)械的性質(zhì)和焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.39)因?yàn)門i量低于下限值，所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.40)因?yàn)門i量超過(guò)上限值，所以機(jī)械的性質(zhì)和焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。
比較例(No.41)因?yàn)門iO2量低于下限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.42)因?yàn)門iO2量超過(guò)上限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.43)因?yàn)锳l量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械的性質(zhì)差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.44)因?yàn)锳l量超過(guò)上限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。
比較例(No.45)因?yàn)锳l2O3量低于下限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.46)因?yàn)锳l2O3量超過(guò)上限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.47)因?yàn)镸g量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械的性質(zhì)差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.48)因?yàn)镸g量超過(guò)上限值，所以焊接操作性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.49)因?yàn)?Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)低于下限值，所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.50)因?yàn)楹竸┑奶畛渎实陀谙孪拗担院附硬僮餍圆?，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.51)因?yàn)楹竸┑奶畛渎食^(guò)上限值，所以焊絲在生產(chǎn)中發(fā)生斷線，綜合評(píng)價(jià)差。比較例(No.52)因?yàn)橄⊥令愒亓砍^(guò)上限值，所以電弧不穩(wěn)定，飛濺發(fā)生量增加。另外道外觀不良。
由以上結(jié)果可確認(rèn)，實(shí)施例(No.1～32)與比較例(No.33～52)相比，作為藥芯焊絲更為優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種藥芯焊絲，是在鋼制外皮內(nèi)填充有焊劑的藥芯焊絲，其特征在于，
焊劑的填充率相對(duì)于焊絲總質(zhì)量為10～25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有
C0.03～0.08質(zhì)量％、
Si0.10～1.00質(zhì)量％、
Mn2.30～3.75質(zhì)量％、
Ti0.15～1.00質(zhì)量％、
TiO25.0～8.0質(zhì)量％、
Al0.05～0.50質(zhì)量％、
Al2O30.05～0.50質(zhì)量％、
Mg0.30～1.00質(zhì)量％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
其中，上述Si是根據(jù)焊絲所含的全部的Si源計(jì)算出的Si量的總和，上述Mn是根據(jù)焊絲所含的全部的Mn源計(jì)算出的Mn量的總和，
并且，將根據(jù)所述焊絲中含有的所述TiO2和所述Ti之中的所述Ti計(jì)算出的Ti量作為Ti計(jì)算量，將根據(jù)所述焊絲中含有的全部的Si源計(jì)算出的Si量的總和作為Si計(jì)算量時(shí)，滿足(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于，以稀土元素?fù)Q算值計(jì)，所述焊絲還含有相對(duì)于焊絲總質(zhì)量為0.500質(zhì)量％以下的1種或2種以上的稀土類化合物。
全文摘要
提供一種耐高溫裂紋性、焊接操作性和焊接金屬的機(jī)械的性質(zhì)優(yōu)異的藥芯焊絲。藥芯焊絲相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的焊劑的填充率為10～25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有C0.03～0.08質(zhì)量％、Si0.10～1.00質(zhì)量％、Mn2.30～3.75質(zhì)量％、Ti0.15～1.00質(zhì)量％、TiO25.0～8.0質(zhì)量％、Al0.05～0.50質(zhì)量％、Al2O30.05～0.50質(zhì)量％、Mg0.30～1.00質(zhì)量％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，將僅根據(jù)所述焊絲中含有的所述TiO2和所述Ti之中的所述Ti計(jì)算出的Ti量作為Ti計(jì)算量，將根據(jù)所述焊絲中含有的全部的Si源計(jì)算出的Si量的總和作為Si計(jì)算量時(shí)，滿足(Ti計(jì)算量/Si計(jì)算量)＞0.20的關(guān)系。
文檔編號(hào)B23K35/368GK101758340SQ20091022174
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者島本正樹, 石田齊, 坂本浩一, 笹倉(cāng)秀司, 柿崎智紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所