填充焊剂焊丝制造技术

提供一种填充焊剂焊丝，其在由软钢或高张力钢构成的钢板的单面对接接头焊接的根部焊接部成为问题的耐高温裂纹性优越、且全姿势焊接中的焊接作业性以及焊接金属的机械性质优越。一种填充焊剂焊丝，其用在由软钢或高强度钢构成的钢板的焊接中，且是通过在钢制外皮内填充焊剂而形成的，其特征在于，相对于焊丝总质量的焊剂填充率为规定量，相对于焊丝总质量，含有规定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2、Al、Al2O3、B、N、Ni(包括0质量％)、Cu(包括0质量％)，并满足10≥(Ni+14×C+0.29×Mn+0.30×Cu)/(1.5×Si)≥2.8，式中的元素符号表示该元素的含量(质量％)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在由软钢或高张力钢构成的钢板的气体保护弧焊中使用的填充焊剂焊丝，尤其涉及一种二氧化钛系填充焊剂焊丝。
技术介绍
在由软钢以及高张力钢构成的钢板的焊接中使用的填充焊剂焊丝由于与实心焊丝相比焊道外观、焊接作业性好，进而熔敷效率优越，所以其使用量逐年增加。但是，填充焊剂焊丝由于与实心焊丝相比焊接速度大，所以尤其在单面对接接头焊接的根部焊接部存在容易产生高温裂纹的倾向。作为抑制这样的高温裂纹的产生的方法，提出以下这种技术。例如，在专利文献1中提出一种方法，作为改善耐高温裂纹性的方法，进行降低焊接速度、降低焊接电流等牺牲焊接效率的焊接施工。另外，在专利文献1中，还提出一种方法，作为改善耐高温裂纹性的方法，降低焊接金属中的B量，或者降低焊接用焊丝中的杂质中的S含量。但是，在专利文献1的改善方法中，近来，由于提高焊接效率的焊接施工条件的适用正在扩大，而且在降低焊丝成分的作为杂质元素的S的含量方面也存在限度，所以存在着无法抑制在焊接金属产生的高温裂纹的问题。另外，专利文献1提出的作为焊丝成分的 B的含量的降低虽然对于改善耐高温裂纹性有效，但存在着导致低温韧性降低的问题。因此，作为进一步改善耐高温裂纹性的方法，提出专利文献2、3。在专利文献2中，作为改善耐高温裂纹性的方法，提出如下方案为了使铁素体系不锈钢的焊接部的焊接金属的结晶粒径细微，含有Al、Ti以及N作为焊丝成分，在焊接金属中存在Al以及Ti的氮化物。在专利文献3中，作为改善奥氏体系不锈钢的耐高温裂纹性的方法，提出控制凝固模式的方案。而且，在专利文献3的第0016段中说明了 在《不锈钢的焊接》第一版(著者西本和俊、夏目松吾、小川和博、松本长，发行年平成13年，发行所产报出版)的第 87 88页详细记载了活用了 δ铁素体的焊接凝固裂纹抑制用的机理，焊接凝固裂纹的抑制在铁素体成为初晶的凝固模式、即“FA模式”的情况下，可通过δ铁素体向奥氏体的变态引起的液相的分割来实现。另外，在专利文献3中，针对上述考虑，始终基于初相之后结晶的相(例如，在“FA 模式”的凝固的情况下，奥氏体)的结晶对于焊接凝固裂纹的抑制是有效的这一想法，对于在各种奥氏体系不锈钢焊接金属中初相之后结晶的相的结晶举动进行详细调查。结果发现首先，不仅凝固模式为所述的铁素体成为初晶的“FA模式”下，在奥氏体成为初相的凝固模式即“AF模式”的情况下，初相之后结晶的相也成为从焊接凝固中的液相中央部结晶成长的分离共晶型。然后想到只要进行控制以使初相结晶后结晶的奥氏体或S铁素体的结晶时刻提前化，通过将膜状残存的液相分割开来断开裂纹产生的传播方向，不仅在“FA模式”的情况下，在“AF模式”的情况下，也能够抑制伴随于P含量的增加的焊接凝固裂纹感受性的增大，即抑制焊接凝固裂纹的产生的增加。现有技术文献专利文献专利文献1 JP特开昭M-130452号公报专利文献2 JP特开2002-336990号公报专利文献3 JP特开2008-30076号公报但是，在专利文献2的改善方法中，由于焊丝含有15 25质量％的Cr，所以N向铁素体系不锈钢的焊接部的溶解度增加，因此，为了使焊接部的结晶粒径细微，即使为了活用Al以及Ti的氮化物而大量(0. 04 0.2质量％ )添加N也不会产生问题。但是，在焊接软钢或高张力钢构成的钢板的情况下，N向焊接部的溶解度小，大量添加N由于超出焊接部的溶解度，所以存在容易产生气孔等缺陷的问题。另外，在使用含有TiA的焊丝的情况下，焊接金属中存在大量(500 700ppm)的氧，为了生成Ti氮化物而添加的Ti的大部分作为氧化物被消耗掉。因此，为了生成Ti氮化物需要添加大量的Ti，但是此时，由于Ti的大部分溶存在焊接金属中，降低焊接金属的凝固温度，反而存在容易产生高温裂纹的问题。另外，还有韧性等机械性质等也变差，并且大量添加Ti从经济性方面看也不优选的问题。因此，在软钢或高张力钢构成的钢板的焊接中，作为抑制在焊接部产生的高温裂纹的手段，活用Ti的氮化物、使焊接部的结晶粒细微化一直以来是困难的。另外，在专利文献3的改善方法中，作为控制凝固模式的方法，如奥氏体系不锈钢那样在不锈钢系合金中示出了其具体的方法。但是，作为改善本专利技术的对象即软钢等的耐高温裂纹性的方法，对于控制凝固模式的方法没有示出具体的方法，也没有给出成分设计的方向。另外，即使将在不锈合金提出的凝固模式预测式适用于软钢，该凝固模式预测式本来是在不锈合金中构筑起来的，因此存在着在向软钢等适用的情况下的凝固模式的预测精度低的问题。进而，如专利文献3所示，在“进行控制以使初相结晶后结晶的奥氏体或δ铁素体的结晶时刻提前化，通过将膜状残存的液相分割开来断开裂纹产生的传播方向，从而可以抑制焊接凝固裂纹的产生的增加”这样的想法中，对于如何改善本专利技术的对象即软钢等的耐高温裂纹性方面考虑不够。这是因为，软钢等的在组成范围下的凝固模式已经是“FA模式”，即便适用上述考虑，也无法进一步改善耐高温裂纹性。因此，在专利文献3的改善方法中，对于最近的焊接施工效率的进一步的改善要求，现状是无法得到足够的耐高温裂纹特性。
技术实现思路
因此，本专利技术是为了解决这种问题而提出的，其目的在于提供一种在由软钢或高张力钢构成的钢板的单面对接接头焊接的根部焊接部成为问题的耐高温裂纹性优越、且全姿势焊接中的焊接作业性以及焊接金属的机械性质优越的填充焊剂焊丝。为了解决所述问题，专利技术人发现，通过在焊接金属中生成Ti氮化物而使焊接金属的结晶粒即凝固组织细微化，从而改善耐高温裂纹性，并且在作为凝固模式的“FA模式”内进一步发现存在耐高温裂纹性优越的区域，找出控制的手法。该控制手法是着眼于高温裂纹这样的现象是由于凝固收缩应力作用于焊接凝固末期呈膜状残存的液膜上而产生的，作为抑制高温裂纹的手段，将奥氏体形成元素即Ni、C、 Mn以及Cu与铁素体形成元素即Si之比控制在规定范围内。结果是在“FA模式”下，一直以来在δ铁素体相和奥氏体相和液相这三相共存的状态下完成焊接凝固，相对于此，在本专利技术中，在奥氏体相和液相这两相共存的状态下完成焊接凝固。因此，在本专利技术中，在焊接凝固末期，不存在从δ铁素体相向奥氏体相的包晶变态，由于伴随着该包晶变态的变态收缩应力、即凝固收缩应力与现有技术相比降低，因此，耐高温裂纹性得到改善。具体地说，本专利技术的填充焊剂焊丝是一种填充焊剂焊丝，其用在由软钢或高强度钢构成的钢板的焊接中，且是通过在钢制外皮内填充焊剂而形成的，其特征在于，相对于焊丝总质量的焊剂填充率为10 25质量％，相对于焊丝总质量，含有C :0· 02 0. 08 质量％Si :0. 10 1. 45 质量％Mn :1· 7 4. 0 质量 ％Ti :0· 05 1. 00 质量％TiO2 :1. 0 8. 0 质量％Al :0· 20 1. 50 质量％Al2O3 :0· 05 1. 0 质量％B :0· 003 0. 02 质量％N :0. 010 0. 0；35 质量％ 以下Ni :3.0质量％以下(包括0质量％ )Cu :3.0质量％以下(包括0质量％ )，满足下式(1)10 彡(Ni+14XC+0. 29XMn+0. 30XCu)/(1. 5XSi)彡 2. 8... (1)其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛本正树，石田齐，坂本浩一，笹仓秀司，柿崎智纪，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：