CN101209518B - 实芯焊丝 - Google Patents

Abstract

一种实芯焊丝，以质量％计含有C：0.005～0.080％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.15～1.65％、S：0.050～0.200％，P：0.017％以下，O：0.0070％以下，N：0.0050％以下，且满足C+(P×5)≤0.135％，余量由Fe和杂质构成，分别将作为杂质的Ti、B、Cr、Ni、Nb、V、La、Ce控制在规定的含量以下，并且使该实芯焊丝表面的油附着量为每10kg焊丝1.2g以下。根据这一构成，既可最小限度地抑制焊接的成本提高，同时焊丝的送给稳定性、耐熔落性、耐咬边性、耐裂纹性优异，熔渣和飞溅难以发生，且焊接金属具有与母材同等以上的硬度，不会发生脆弱破坏。

Description

实芯焊丝

技术领域

本发明涉及用于电弧焊接的实芯焊丝，更详细地说是涉及能够适用于薄板电弧焊的碳钢的实芯焊丝。 

背景技术

近年来，从环境问题的观点出发，关于机动车的燃油效率改善的要求强烈。为了顺应于此，将使用的钢板从现有的抗拉强度300MPa以下的软钢替换为抗拉强度400MPa以上的高强度的钢板，从而降低板厚以实现轻量化的尝试被推进。 

在此，若降低板厚，则虽然在点焊法中几乎没有问题，但是在电弧焊接法中，因电弧热会导致钢板熔融开孔，容易发生所谓熔落。 

另外，钢的高强度化一般是通过轧制时的冷却控制和增加添加到钢板中的元素量而达成，但是添加到钢板中的元素的增量会提高电弧焊时的熔池的粘性，融合性劣化，从而焊接止端部会损失厚度，易发生所谓咬边。 

此外，在焊接施工方面，若为了提高焊接的效率而加大焊接速度，则相对于熔池来说电弧先行，电弧将容易直接碰到熔融面，由此熔落易于发生。另外，即使不至于熔落，当熔融至被焊接板材的里侧(也称其为熔透)时，高温裂纹极易发生。 

还有，针对耐熔落性的提高，特开2001-96392号中记述的要旨的，使用规定了电阻抗率的0.9mm以下的细径焊丝，使单位熔敷量的热能减少，由此使熔落难以发生(即提高耐熔落性)。 

另外，特许第2922814号中记述的要旨是，规定焊丝的Si+Mn、Si×(Si+Mn)，此外在Ar中含有极少量(3～7％)的O₂气，由此提高耐熔落性。这一技术利用了如下两种效果的协同效果，即通过适度提高焊丝的电阻抗率以减少单位熔敷量的热能，和通过提高保护气体的Ar的比率， 从而减小熔合深度。 

另外，在特开平9-94667号和特许3345883号中记述的要旨是，使用在前端装配有陶瓷的特殊的焊接供电嘴。这是为了提高在焊接供电嘴的前端的通电点和电弧发生点之间发生的电阻抗放热，从而减少单位熔敷量的热能，由此提高耐熔落性，同时通过电流降低来抑制电弧力，以抑制咬边的发生(即，提高耐咬边性) 

此外，在特开2005-254284号中记述的要旨是，作为保护气体使用Ar和CO₂，其中混合大量(5.5～15％)O₂，从而改变熔池的对流方向，由此使耐咬边性提高。 

还有，一直以来经验上已知通过进行向下立焊能够提高耐熔落性和耐咬边性，但已知在焊接姿势受到限定的前提下，若下向角度过剩，则导致焊道的垂落和飞溅的多发，因此难以控制。 

然而，特开2001-96392号所述的这种细径的焊丝，因为细径而容易纵弯曲，且焊丝的送给稳定性差，因此有焊接作业性差这样的问题。另外，这种细径的焊丝因其成本高，所以还有随之而来的焊接的成本提高这样的问题。 

另外，在特许第2922814号中所述的焊丝单体中，并不能解决耐熔落性差这一问题。另外，若是如此提高保护气体的Ar的比率，则保护气体的成本变高，因此有相应的焊接的成本提高这样的问题。 

另一方面，在特开平9-94667号和特许第3345883号所述的这种电弧焊中，因为使用特殊的焊接供电嘴，所以焊嘴的成本变高，导致焊接的成本提高。 

而且，在特开2005-254284号所述的电弧焊方法中，因为使用特殊的保护气体致使保护气体的成本变高，因此有焊接的成本随之提高这样的问题，另外，因为氧量多，所以熔渣和飞溅大量发生。溶渣和飞溅的存在导致焊接部的涂装性劣化。此外，随着焊接金属所含的氧量大幅增加导致夹杂物增加，还有容易发生高温裂纹(即耐裂纹性差)这样的问题。 

而且，除了上述问题以外，为了进行有通常性的一般的薄板焊接，还要求焊接金属具有与母材同等以上的硬度，不会发生脆弱破坏，具有可顺畅地进行焊接的良好的送给稳定性。 

发明内容

本发明鉴于上述课题而形成，其目的在于提供一种实芯焊丝，其既可最小限度地抑制焊接的成本提高，同时焊丝的送给稳定性、耐熔落性、耐咬边性、耐裂纹性优异，熔渣和飞溅难以发生，且焊接金属具有与母材同等以上的硬度，从而不会发生脆弱破坏。 

解决了所述课题的本发明的实芯焊丝，是为了进行电弧焊而使用的实芯焊丝，其中，含有C为0.005～0.050质量％、Si为0.30～1.20质量％、Mn为1.15～1.65质量％、S为0.050～0.200质量％，分别将P抑制在0.017质量％以下，O抑制在0.0070质量％以下，N抑制0.0050质量％以下，且满足(C含量)+{(P含量)×5}≤0.135质量％，分别将作为杂质的Ti规定在0.15质量％以下，Zr规定在0.10质量％以下，B规定在0.0050质量％以下，Cr、Ni、Nb、V、La和Ce规定在0.20质量％以下，并且将该实芯焊丝表面的油附着量规定为以每10kg焊丝计为1.2g以下。 

本发明的实芯焊丝，通过如上述方式规定各成分，可以大幅降低熔池的粘性和表面张力，能够在电弧焊时使熔池形成得很深。由此，能够获得缓和电弧力的屏障作用，可以使熔合深度降低，因此能够使耐熔落性提高。 

另外，本发明的实芯焊丝其耐裂纹性也良好，熔渣的发生量和飞溅的发生量也不会增加，耐咬边性也良好。 

本发明的实芯焊丝，优选含有Mo为0.30质量％以下。 

本发明的实芯焊丝，通过在特定的范围含有Mo，能够使焊接金属的强度提高。 

本发明的实芯焊丝，优选含有Al为0.006～0.040质量％。 

本发明的实芯焊丝，通过在特定的范围含有Al，能够进行所谓的氧脱处理而使耐裂纹性提高。 

本发明的实芯焊丝，优选使焊丝表面附着K、Li、Na和Ca合计以每10kg焊丝计为0.005～0.300g。 

本发明的实芯焊丝，通过以涂布和附着等方式使其表面涂布和附着从这样的群中选择的至少1种元素，由于在所述的特定范围内含有，从而电子放射容易，因此在使用了Ar和氧化性气体(O₂和CO₂等)的焊接中， 该元素作为电弧稳定剂发挥作用。因此，能够抑制电弧长的变化，能够进一步提高耐熔落性。 

本发明的实芯焊丝，优选使焊丝表面附着MoS₂以每10kg焊丝计为0.01～1.00g。 

本发明的实芯焊丝，通过以涂布和附着等方式使其表面涂布和附着MoS₂并在特定的范围含有，由此通电点的瞬间热粘减少，阻抗减少，因此能够提高实芯焊丝的送给稳定性。 

本发明的实芯焊丝，也可以在焊丝表面实施镀铜。 

通过以镀铜被覆本发明的实芯焊丝，能够实现耐锈性的提高、通电焊嘴的耐磨耗性的提高、焊丝生产时拉丝性的提高效果带来的生产性的提高，以及随之而来的低成本化等。 

还有，本发明的实芯焊丝也可以是不对焊丝表面实施镀铜的无镀铜焊丝。由于不实施镀铜，通电部的电阻抗上升，因发热效果而带来使焊丝到达电弧发生处时的温度有所提高的效果，因此焊丝处于易熔状态。由于焊接电源供给的电流只够熔化被送给的焊丝，所以易熔状态的焊丝能够实现低电流化，在熔融量一定时能够降低热能。因此，能够进一步降低熔合深度，也能够减弱电弧力，因此能够使耐咬边性提高。 

根据本发明的实芯焊丝，既可最小限度地抑制焊接的成本提高，同时焊丝的送给稳定性、耐熔落性、耐咬边性、耐裂纹性优异，熔渣和飞溅难以发生，且焊接金属具有与母材同等以上的硬度，从而难以发生脆弱破坏。 

附图说明

图1是模式化地表示电弧焊接的状态的图，(a)是模式化地表示使用现有的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图，(b)是模式化地表示使用本发明的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图。 

图2是说明使实芯焊丝的表面附着的油对电弧形状、耐熔落性和耐咬边性造成的影响的图。 

图3是用于说明为了完成本发明的实芯焊丝而进行的使C和P处于适当的含量范围的图。 

图4是搭接角焊试验的说明和用于说明咬边的深度的定义的图。 

图5用于说明耐裂纹性的评价中作为评价对象的裂纹的图。 

具体实施方式

接下来，对于用于实施本发明的实芯焊丝的最佳的方式进行详细地说明。 

本发明者们着眼于前述的向下立焊时的熔池和焊接金属的举动，认为如果无论是水平焊、俯焊、横向焊、上向焊、向上立焊等哪种姿势，熔池和焊接金属都能够得到与前述同样的举动，则能够更好地进行焊接，并就此进行了锐意研究。 

首先，参照图1～图3，对于本发明者们已完成的本发明的实芯焊丝的原理进行说明。在参照附图中，图1是模式化地表示电弧焊接的状态的图，(a)是模式化地表示使用现有的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图，(b)是模式化地表示使用本发明的实芯焊丝进行电弧焊的状态的图。图2是说明使实芯焊丝的表面附着的油对电弧形状、耐熔落性和耐咬边性造成的影响的图。图3是用于说明为了完成本发明的实芯焊丝而进行的使C和P处于适当的含量范围的图。 

如图1(a)所示，在使用了现有的实芯焊丝3的钢板(薄板)1的电弧焊中，熔池6的粘性、表面张力大。因此，电弧力和表面张力造成的熔池6的隆起P₁相对于重力P₂变大，因此熔池6自身的重力P₂导致的降落变小。即，电弧正下方的熔池6深度L₁小，熔合深度L₂变大。 

另外，焊嘴2/实芯焊丝3从3个通电点(主要是焊嘴2的前端)至电弧5的发生点的所谓突出部分A和前端所形成的熔滴4自身的阻抗发热变低。 

因此，本发明者们发现，如图1(b)所示，在使用了现有的实芯焊丝3进行钢板(薄板1)的电弧焊的向下立焊时，在重力作用下，熔池6从电弧5后方向电弧5正下移动，即，在电弧5正下方常形成有很深的熔池6，会发挥缓和电弧力的屏障作用，由此将难以发生熔落(耐熔落性的提高)。另外可知，即使瞬间性地发生咬边，重力造成的熔池6的降落作用也会发挥很大效力，使熔池6的焊接金属流入到该发生了咬边的地方，因此在凝固时咬边会消失(耐咬边性的提高)。 

这是由于，若进行立向下进化，则从电弧5正下到焊接后方所形成的熔池6落到电弧5正下方向的力强，因此电弧5正下方的熔池6的深度L₁变大，通过使之发挥防御电弧力的作用，而使熔合深度L₂降低。 

本发明者们进行锐意研究的发现，通过提高实芯焊丝自身的电阻抗，以提高突出部分和熔滴自身的阻抗发热而使温度提高，通过降低电弧热导致的熔融以减少焊接热能，且通过使实芯焊丝成分组成适当化而使熔池的粘性和表面张力大幅降低，充分地发掘熔池中发挥的重力作用，从而即使采用向下立焊以外的姿势也能够实现前述的机理。 

还有，在研究的阶段，可知若通过以往已知的气体成分的高氧化，和作为实芯焊丝的成分而被含有的Si和Mn等的强脱氧成分的降低这种方法而进行高氧化，从而使熔池的粘性和表面张力降低，则熔渣的大量发生、气孔的发生、焊道形状的劣化、飞溅的增加这样的问题多发。 

本发明者们还发现，作为改善这一问题的方法，通过适量地多添加S，可使熔渣和飞溅难以发生，使焊道的形状保持良好的状态下，能够大幅降低熔池的粘性和表面张力，并且如图2所示，出于确保送给性的目的，实芯焊丝的表面所涂布(附着)的油在焊接时被热分解，这时会从电弧争夺热量，从而降低电弧温度，因此致使电弧紧缩，热量向母材的集中强烈，且熔融金属的扩展变差，从而使耐熔落性和耐咬边性劣化，熔合深度增加而使凝固裂纹容易发生。因此可知，通过将实芯焊丝的表面所附着的油的量规定得很少，能够扩展电弧范围，进一步助长以高含量含有S所带来的效果。 

但是通常已知的是，若以高含量含有S，则凝固裂纹将容易发生，为了不使凝固裂纹产生，例如在JIS Z3312中，将S有上限规定为0.030质量％。 

本发明者们进行研究的结果发现，如图3所示，通过分别设定C和P的上限，进一步严格地将C和P抑制在JIS Z3312所规定的现有的范围(C的上限值：0.15质量％，P的上限值：0.030质量％)，且同时满足由(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值为0.135质量％以下这一条件，则即使以高含量含有S也不会产生凝固裂纹。 

本发明者们在这一发现下，完成了适合进行电弧焊的本发明的实芯焊 丝。 

本发明者们已完成的本发明的实芯焊丝，含有C为0.005～0.080质量％、Si为0.30～1.20质量％、Mn为1.15～1.65质量％、S为0.050～0.200质量％，分别将P抑制在0.017质量％以下，O抑制在0.0070质量％以下，N抑制0.0050质量％以下，且满足(C含量)+{(P含量)×5}≤0.135质量％，余量由Fe和杂质构成，分别将作为杂质的Ti规定在0.15质量％以下，Zr规定在0.10质量％以下，B规定在0.0050质量％以下，Cr、Ni、Nb、V、La和Ce规定在0.20质量％以下，并且将该实芯焊丝表面的油附着量规定为以每10kg焊丝计为1.2g以下。 

以下，对于本发明的实芯焊丝中数值限定的理由进行说明。 

(C：0.005～0.080质量％) 

C具有脱氧作用，有着提高焊接金属的强度的效果。因为在薄板焊接中不用进行多层焊接，所以不需要考虑因再热造成的强度降低，即使在很低的添加量下，也能够得到一般所使用的从300MPa以下的软钢至590MPa级的高强度钢板(高张力钢板)这种与母材同等以上的强度。 

但是，若使C的含量降低至低于0.005质量％，则仅能够达到适用于软钢的强度而不具有通用性。因此，C需要含有0.005质量％以上。 

另一方面，若C的含量变高，则如前述，耐裂纹性显著劣化。另外，则于在电弧附近CO爆发，不仅飞溅的发生变多，而且烟尘的发生也变多。此外，因为脱氧过剩，所以熔池的氧减少，熔池的粘性和表面张力变高。因此，缓和电弧力的屏障作用降低，耐熔落性和耐咬边性容易变差。因此，加上确保耐裂纹性，C需要含有0.080质量％以下，优选含有0.050质量％以下。 

(Si：0.30～1.20质量％) 

Si是用于确保强度所需要的，另一方面还有提高实芯焊丝的电阻抗的作用。当低于0.30质量％时，强度降低，成为除软钢以外均不能适用的强度。另外，因为实芯焊丝的电阻抗变得过小，所以单位送给量的电流值上升。其结果是，因为热能变高，所以耐熔落性和耐咬边性容易变差。因此，Si需要含有0.30质量％以上。 

另一方面，若Si的含量超过1.20质量％，则脱氧过剩，熔池的氧减 少，熔池的粘性、表面张力变高。因此，缓和电弧力的屏障作用降低，耐熔落性和耐咬边性容易变差。另外，若Si过剩，则焊接金属脆化，焊接部有可能丧失健全性。因此，Si需要为1.20质量％以下，优选含有0.75质量％以下。 

(Mn：1.15～1.65质量％) 

Mn也是确保强度所需要的元素，另一方面还有提高实芯焊丝的电阻抗的作用。若Mn的含量低于1.15质量％，则强度降低，成为除软钢以外均不能适用的强度。另外，因为实芯焊丝的电阻抗变得过小，所以单位送给量的电流值上升。其结果是，因为热能变高，所以耐熔落性和耐咬边性容易变差。另外，若Mn过少则焊接金属脆化，有可能丧失焊接部的健全性。因此，Mn需要含有1.15质量％以上。 

另一方面，若Mn的含量超过1.65质量％，则脱氧过剩，熔池的氧减少，熔池的粘性、表面张力变高。因此，熔池的焊接金属难以落入到电弧正下方，因此用于缓和电弧力的屏障作用降低，耐熔落性和耐咬边性容易变差。另外，因为还大量发生熔渣，所以涂装性劣化。因此，Mn需要含有1.65质量％以下。 

(S：0.050～0.200质量％) 

S在本发明中是最重要的元素，具有实现熔池的粘性和表面张力降低的作用。通过以适当的含量含有S，即使相对于熔池电弧先行时，通过粘性和表面张力低的熔池也易于获得缓和电弧力的屏障作用，因此能够使耐熔落性和耐咬边性提高。为了取得这样的效果，需要含有S为0.050质量％以上，优选为0.080质量％以上。 

另一方面，若S的含量超过0.200质量％，则不仅是熔池，而且在实芯焊丝的前端所形成的熔滴的表面张力也大大降低，熔滴无法保持球形。另外，与形成过剩的厚度的熔池相结合，即使将电弧长设置得很长，仍会造成短路状态，因此飞溅非常多。另外，即使通过其他元素的调整，也不能实现耐裂纹性的提高，熔融至钢板的里侧时非常容易发生高温裂纹。此外，熔池的粘性过度降低，在重力作用下焊道易下垂，在搭接角焊的上板侧难以形成焊道，耐咬边性容易变差。另外，焊接金属也会脆化，也可能损失焊接部的健全性。因此，S需要含有0.200质量％以下。 

(P：0.017质量％以下) 

P与C一样，因为会显著使耐裂纹性劣化，所以优选极力降低。在JISZ3312中，允许达到0.030质量％，但是在本发明中，由于提高了S的含量，所以相对要降低P的含量以改善耐裂纹性。若P的含量超过0.017质量％，则熔融至钢板的里侧时，容易发生凝固裂纹，因此需要使其含量为0.017质量％以下。但是如后述，有必要根据C的含量而进一步降低其上限。还有，若P的含量变多，则也会合并发生焊接金属的脆化、飞溅的发生量的增加这种现象。 

(O：0.0070质量％以下) 

为了抑制因添加S造成的耐裂纹性的降低，而需要将O限制得很少。若O的含量超过0.0070质量％，则熔池高氧化，夹杂物多发，从而产生裂纹，另外，熔渣大量发生。特别是在积极添加S时，有必要重视耐裂纹性的确保，因此也需要严格限制O。还有，若O的含量超过0.0070质量％，则对于耐熔落性来说没有问题，而另一方面熔池的粘性过度降低，在重力作用下焊道容易下垂，在搭接角焊的的上板侧难以形成焊道，耐咬边性容易变差。因此，O为0.0070质量％以下。 

(N：0.0050质量％以下) 

N是为了抑制因添加S造成的耐裂纹性的降低而需要进行限制的元素。若N的含量超过0.0050质量％，则会减弱结晶晶界的结合力，且夹杂物多则，由此会发生裂纹。特别是在积极添加S时，有必要重视耐裂纹性的确保，因此也需要严格限制N。另外，若N的含量超过0.0050质量％，则焊接金属脆化，会损失焊接部的健全性。此外，若N的含量超过0.0050质量％，则熔池的粘性过度降低，在重力作用下焊道容易下垂，在搭接角焊的的上板侧难以形成焊道，耐咬边性容易变差。因此，N需要为0.0050质量％以下。 

((C含量)+{(P含量)×5}≤0.135质量％) 

为了防止因高含量含有S导致的耐裂纹性的劣化，必须特别留意C和P。如前述，虽然分别单独地规定了C和P的上限值，但是，由于两种元素高时容易发生裂纹，所以必须避免双方均为高含量。如果由(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值为0.135质量％以下，则耐裂纹性不会劣化， 据此将此作为上限值。 

(余量为Fe和杂质) 

而且，本发明的实芯焊丝的余量由Fe和杂质构成。在本发明中，将Ti、B、Cr、Ni、Nb、V、Zr、La和Ce作为杂质并规定其允许含量。分别将作为杂质的Ti规定在0.15质量％以下，Zr规定在0.10质量％以下，B规定在0.0050质量％以下，Cr、Ni、Nb、V、La和Ce规定在0.20质量％以下。 

若Cr、Ni、Ti、Nb、V、Zr、La、Ce的含量增加，则熔池的粘性和表面张力变高。其结果是，熔池中熔融的金属难以落入到电弧正下方，因此缓和电弧力的屏障作用降低，不仅耐熔落性和耐咬边性容易变差，而且飞溅也多发。另外，因为Ni以外的元素会发生氧化，所以熔渣也大量发生，使涂装性劣化。另外，若B的含量增加，则耐裂纹性易显著劣化。 

即，这些元素在本申请中是有害的杂质，即使积极地添加也没有针对于本发明目的的优点，因此所述元素优选为极少。在本发明中，分别将Ti规定在0.15质量％以下，Zr规定在0.10质量％以下，B规定在0.0050质量％以下，Cr、Ni、Nb、V、La、Ce的含量规定在0.20质量％以下。更优选Ti、Cr和Ni规定在0.05质量％以下，Nb、V、Zr、La和Ce规定在0.01质量％以下，B规定在0.0030质量％以下。还有，这些元素在通常的基体金属中会不可避免地被含有，但是如果在前述范围内，则允许在本发明的实芯焊丝中含有。 

(该实芯焊丝表面的油附着量为以每10kg焊丝计为1.2g以下) 

在实芯焊丝的表面，出于提高滑动性以使送给性提高等目的，一般会涂布(附着)油。但是，如参照图2已说明的，油在焊接时被热分解，这时会从电弧争夺热量，降低电弧温度。若电弧被夺取了热量，则会使电弧紧缩(电弧柱的密度提高)，有使电弧温度稳定化这样的性质。若处于这一状态，则电弧的形状(圆锥形)变细，电弧范围狭窄。其结果是，热量强烈向母材集中，且熔融的金属的扩展变差而使耐熔落性和耐咬边性劣化，熔合深度增加而容易发生凝固裂纹。 

因此，在重视耐熔落性和耐咬边性的本发明的实芯焊丝中，优选附着的油的量(油附着量)极少的方法。通过减少油附着量，则不会降低电弧 温度，从而能够确保宽广的电弧，能够有效地发挥通过提高S的含量带来的熔池的扩大，和由于电弧力分散带来的熔合深度的降低。 

此外，油附着量以涂布量计，若每10kg实芯焊丝超过1.2g(油附着量/实芯焊丝的量＝1.2/10kg(即0.012％))，则电弧紧缩，因此如前述，耐熔落性和耐咬边性劣化。另外，由于油发生热分解而产生的C包含在熔接金属中，导致耐裂纹性降低。 

因此，在本发明中，实芯焊丝的表面的油附着量需要规定为，相对于10kg该实芯焊丝为1.2g以下。 

还有，例如，具有弯曲送给部的焊接装置中的实芯焊丝的送给性的确保，可以用涂布有MoS₂而不对表面实施镀铜的实芯焊丝来确保。还有，涂布的油的种类，植物油、动物油、矿物油均能够使用用。 

另外，本发明的实芯焊丝，在前述的化学组成中，也可以再含有Mo为0.30质量％以下，Al为0.006～0.040质量％。 

(Mo：0.30质量％以下) 

Mo能够提高熔接金属的强度。尽管这一效果有效的下限没有特别规定，但是含有0.05质量％以上则能够显著地获得前述效果。 

另一方面，若Mo的含量超过0.30质量％，则焊接的粘性和表面张力变高。其结果是，熔池中的焊接金属将难以落入到电弧正下方，因此缓和电弧力的屏障作用降低，耐熔落性和耐咬边性容易变差。另外，飞溅也大量发生。因此，Mo优选含有在0.30质量％以下。 

(Al：0.006～0.040质量％) 

因为Al是强力的脱氧元素，所以若大量添加，则熔池的粘性和表面张力变高。因此，在使耐熔落性和耐咬边性提高上会起到相反效果。但是，为了尽可能降低实芯焊丝中所含的O的含量，以使耐裂纹性提高，能够达成的方法是，通过微量添加Al，即进行脱氧处理，使氧化物粒子和氮化物粒子分散，从而使晶粒微细化。如果Al是微量添加，那么还有一个优点是，即使发生氧化也难以变成熔渣。 

该效果在使Al含有0.006质量％以上时能够获得。另一方面，若含有Al超过0.040质量％，则熔池的粘性和表面张力提高以至于不能忽视，从而使耐熔落性和耐咬边性劣化。另外，飞溅增加，熔渣也急剧大量发生。 因此，Al优选含有0.006～0.040质量％。 

而且，本发明的实芯焊丝，优选使焊丝表面附着从K、Li、Na和Ca中选择的至少1种以上，合计每10kg焊丝附着0.005～0.300g。另外，本发明的实芯焊丝，更优选使焊丝表面附着MoS₂，每10kg焊丝附着0.01～1.00g。 

(在焊丝表面，附着K、Li、Na和Ca，每10kg焊丝合计为0.005～0.300g) 

即使不含K、Li、Na、Ca也没有问题，但是在使用Ar和氧化性气体(O₂、CO₂)的焊接中，这些元素作为电弧稳定剂发挥作用。若这些元素处于熔滴的表面附近，则电子放射容易，在电弧的稳定化上有效。若电弧变得不稳定，则电弧长度变化，电弧力也变动。由此耐熔落性和耐咬边性容易变差，因此优选电弧尽可能稳定。电弧的稳定化能够通过涂布或含有作为电弧稳定剂起作用的前述元素之中至少1种而获得。该效果通过使每10kg焊丝附着这些元素合计为0.005g以上(相对于焊丝总体的含量换算为0.5ppm)便能够显著获得。 

但是，若使每10kg焊丝附着前述元素合计超过0.300g(相对于焊丝总体的含量换算为30ppm)，则不仅使电弧稳定化的效果饱和，而且反而损害实芯焊丝的表面的润滑性，从而有送给稳定性降低的可能性。因此，从实用性的观点出发，将每10kg焊丝为0.300g作为上限值。 

还有，这些元素能够通过取样一定重量(10kg)的实芯焊丝，据总体分析来测定K、Li、Na、Ca量，并利用酸等将焊丝表面溶解，以残留的非表面为体积来测定K、Li、Na、Ca量，由这些值的差定义为表面存在物质量并求得。 

这些元素在熔炼中添加有困难。作为在实芯焊丝表面涂布所述元素的方法，能够采用的有：(a)例如，在拉丝工序中使用碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钙等混有K、Li、Na、Ca的拉丝润滑剂，并使之在实芯焊丝的表面残留；(b)例如，在含有K、Li、Na、Ca的溶液中浸渍后进行退火，使K、Li、Na、Ca在实芯焊丝表面的晶界或粒内扩散；(c)另外，例如采用氰化钾、氰化钠实施镀铜；(d)此外，例如将含有K、Li、Na、Ca离子的油作为送给润滑油并加以涂布，由此添加在表面附近。 

(使焊丝表面附着MoS₂，每10kg焊丝附着0.01～1.00g) 

若在实芯焊丝的表面存在MoS₂，则通电点上的瞬间热粘减少，阻抗减少，因此实芯焊丝的送给稳定性提高。若实芯焊丝的送给稳定性不稳定，则电弧长度也变得不稳定，电弧力也变动。由此，耐熔落性和耐咬边性容易变差，因此优选实芯焊丝的送给稳定性尽可能稳定。若涂布MoS₂，则能够使耐熔落性提高，该效果在每10kg焊丝的焊丝表面涂布MoS₂达0.01g(以重量换算为1ppm)以上时有效。 

另一方面，在每10kg焊丝的焊丝表面涂布MoS₂超过1.00g(以重量换算为1ppm)，在送给线和通电焊嘴内MoS₂也是堆积，易造成堵塞，反而有损润滑性，因此送给稳定性降低。因此，在实芯焊丝的表面涂布(含有)的MoS₂的含量优选每10kg焊丝1.00g以下。 

还有，作为对实芯焊丝涂布MoS₂的方法有如下等：使之混合在拉丝工序中的拉拔润滑剂中，并使之残存至最终线径，或者使之混合在涂布于最终线径上的油中。 

另外，本发明的实芯焊丝也可以通过镀铜被覆。 

(镀铜) 

一般的实芯焊丝，通过镀铜被覆原线的表面，从而能够实现耐锈性的提高、通电焊嘴的耐磨耗性的维持、使实芯焊丝生产时的拉丝性提高的效果和由此带来的生产性的提高，以及低成本化等。 

还有，不用镀铜被覆原线的表面时，通电部的电阻抗上升，在这时的发热效果作用下，造成实芯焊丝到达电弧发生处时的温度变高，焊丝处于易熔状态。由于焊接电源供给的电流只够熔化被送给的实芯焊丝，所以易熔状态的焊丝呈低电流化，如果熔融量一定，则能够降低热能。因此，能够进一步降低熔合深度，还能够减弱电弧力。由此能够使耐咬边性提高。 

本发明的实芯焊丝，能够根据常规方法制造。例如，使用转炉或电炉等，熔炼具有上述成分组成的钢水，将得到的钢水通过连续铸造法和铸锭法等制造钢材(钢坯等)，将制造的钢材进行加热后，实施热轧(挤出轧制)，再实施干式的冷轧(冷拉丝)，制造例如

5.5mm的焊接用原线(也称为钢原线)，接着根据需要对该焊接用原线实施退火和酸洗并进行拉丝加工，从而能够制造成为具有最终线径(例如1.2mm)的实芯焊丝。 

还有，当进行拉丝加工时，根据需要，能够通过如下等各种方法进行表面处理：(1)可以实施湿式镀铜；(2)可以在该镀铜处理时的铜镀液中添加K、Li、Na、Ca作为镀铜层而使这些元素添加其中；(3)可以使用含有K、Li、Na、Ca、MoS₂的拉丝润滑材，使之残留适当量；(4)可以在含有K、Li、Na、Ca的溶液中浸渍线材后进行退火，在表面附近的晶界和粒内使之扩散；(5)可以以送给润滑和防锈为目的而涂布油；(6)使该油中溶解或分散K、Li、Na、Ca、MoS₂并使之在该实芯焊丝的表面残留。还有，能够对本发明的实芯焊丝实施的表面处理并不限于上述方法，也可以根据其他方法进行，另外，无论根据哪种方法实施的表面处理，如果结果得到的实芯焊丝在本发明的范围内，则在焊接时和焊接后都会起到相同的效果。 

【实施例】 

接下来，将满足本发明的必要条件的实施例和不满足本发明的必要条件的比较例进行对比，对于本发明的实芯焊丝进行详细地说明。 

用电炉，将钢水铸锭，进行挤出轧制，冷拉丝，制造

5.5mm的焊接用原线后，将该焊接用原线进行拉丝，成为2.4mm，进行中间退火，以及根据需要进行镀铜处理而成为中间拉丝，再进行最终拉丝，进行表皮光轧(skinpass)及涂布润滑油，制造成为最终线径

1.2mm的具有表1～3所示成分组成的实芯焊丝。还有，K、Li、Na、Ca作为冷拉丝的固形润滑材使用，并根据需要使之残留，MoS₂根据需要使之分散在润滑油中并残留。另外，O通过调整退火时的温度和时间、气氛气体而加以控制。焊丝的化学成分的余量是Fe和表1～3所述以外的不可避免的杂质。 

对于如此制造的No.1～101的各实芯焊丝，就如下各评价项目进行评价：(1)耐熔落性；(2)耐咬边性；(3)焊接金属的硬度；(4)耐裂纹性；(5)飞溅的发生量；(6)送给稳定性；(7)熔渣的被包率；(8)摆锤吸收能。还有，(1)～(8)的评价项目的评价方法如下述。 

【表1】 

 

【表2】 

 

 【表3】 

 

 (1)耐熔落性 

图4是搭接角焊试验的说明和用于说明咬边的深度的定义的图。 

如图4所示，使板厚2.0mm、抗拉强度520MPa的碳钢板成为根部间隙(root gap)0.5mm、搭接量4mm的搭接接头，以水平姿势、80cm/min的焊接速度进行搭接焊。这时的保护气体的组成为Ar80％+CO₂20％，极性为母材阴极，实芯焊丝的突出长度为15mm。使电流每5A变化一次，未发生熔落的最大的电流值下实芯焊丝的送给速度作为临界送给速度(m/min)，用于评价耐熔落性。在此，之所以不用电流值来评价耐熔落性是由于，根据实芯焊丝的成分组成，电流值和送给速度的关系会发生变化。还有，电压值的调整是变化使之变化的电流值，将判断为使电弧最稳定的值(最佳判断值)作为该电压值。若是如此，则熔敷量一定时，临界送给速度越大熔合越浅，因此耐熔落性优异。 

耐熔落性的评价为，临界送给速度为5.60m/min以上、低于6.50m/min的评价为良好(○)，此外6.50m/min以上的评价为优良(◎)。相对于此，临界送给速度低于5.60m/min的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良(×)的为不合格。 

(2)耐咬边性 

承接(1)的试验结果，将电流值设定为(临界送给速度的电流值-30A)，电压设定为(最佳判断值+2V)，并拍摄焊接时的焊道的剖面宏观照片(倍率10倍)，从这一剖面宏观照片测定焊接止端部的咬边的深度(还有，在表4～6中表示为“咬边的深度(mm)”。)。如图4所示，计测上板侧和下板侧的双方，将最大值作为评价值。 

耐咬边性的评价为，所述最大值超过0.30mm、在0.50mm以下的评价为良好(○)，此外在0.30mm以下的评价为优良(◎)。相对于此，所述最大超过0.50mm的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。 

(3)焊接金属的硬度 

承接(1)的试验结果，将电流值设定为(临界送给速度的电流值-10A)，测定焊接的搭接接头的焊接金属的剖面中央部3个点的维氏硬度(载荷1kgf(9.8N))，将其平均值作为焊接金属的硬度(HV)。 

焊接金属的硬度的评价，从达到与母材同等以上的硬度这一一般性的见解出发，维氏硬度160HV以上的评价为良好(○)，维氏硬度低于160HV的评价为(×)。还有，良好(○)为合格，不良的(×)为不合格。 

(4)耐裂纹性 

承接(1)的试验结果，以临界送给速度的电流值和临界送给速度焊接100mm的焊接长度10次，全部进行X射线透射试验。还有，在表4～6中表示为“裂纹”。 

耐裂纹性的评价为，根据X射线透射试验的结果，未发生裂纹而完全健全的评价为“无”(良好(○))，有裂纹发生的评价为“有”(不良的(×))。还有，良好(○)为合格，不良的(×)为不合格。 

还有，根据对发生了裂纹的全部进行调查的结果，裂纹的发生形态如图5所示，是焊道宽度的大体中央部的纵裂纹。另外，观察该断面的结果可知，裂纹是凝固裂纹。还有，图5是用于说明耐裂纹性的评价中作为评价对象的裂纹的图。 

(5)飞溅的发生量 

在堆焊(bead-on-plate)中以电流200A、据电弧附近的放大投影而使电弧长度为2mm的方式设定的电压进行焊接，用捕集箱捕集发生的飞溅，测定其重量。 

飞溅的发生量的评价为，飞溅的发生量超过1.30g/min、在1.50g/min以下的评价为良好(○)，在1.30g/min以下的评价为优良(◎)。相对于此，飞溅发生量超过1.50g/min的的评价为不良(×)。还有，良好(○)和优良(◎)的为合格，不良的(×)为不合格。 

(6)送给稳定性 

在堆焊中以6.00m/min的实芯焊丝送给速度、电弧长为2mm的电压进行1小时焊接，感官评价稳定性。 

送给稳定性的评价为，送给速度完全没有发生变动的评价优良(◎)，确认到送给速度尽管有一些变动，但是在实用上没有问题的评价为良好(○)。相对于此，送给速度的变动大，电弧不稳定，判断为经不起使用的评价为(×)。还有，优良(◎)和良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。 

(7)熔渣的包裹率 

在熔接后所实施的电沉积涂装中，为了评价由于熔渣的剥离而导致涂装剥离的危险性，而测定在焊道上产生的熔渣的面积率。 

熔渣的包裹率的评价为，相对于焊道的表面积的熔渣的合计面积的比例为4.0％以下时，评价为优良(◎)，超过4.0％、在5.0％以下时评价为良好(○)。相对于此，这一比例超过5.0％时评价为不良(×)。还有，优良(◎)和良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。 

(8)摆锤吸收能 

为了便于评价焊接部的冲击性能，即，焊接部的焊接金属是否脆化，依据JIS Z3312“软钢及高张力钢用活性气体保护金属极焊接实芯焊丝”测定摆锤吸收能。试验温度为0℃，进行3个试验，将其平均值供评价。 

摆锤吸收能的评价为，70J以上评价为优良(◎)，27J以上、低于70J评价为良好(○)。相对于此，摆锤吸收能低于27J的判断为脆化金属，评价为不良(×)。还有，优良(◎)和良好(○)的为合格，不良的(×)为不合格。 

(1)～(8)的评价项目的评价结果显示在表4～6中。 

【表4】 

 【表5】 

 【表6】 

No.1～64，由于实芯焊丝的成分组成满足本发明的必要条件，因此在临界送给速度(耐熔落性)、耐咬边性、耐裂纹性、焊接金属的硬度、飞溅的发生量、实芯焊丝的送给稳定性、熔渣的包裹率、摆锤吸收能(冲击性能)的全部评价项目中，均能够得到良好的评价结果，(实施例，参照表4、5、6备注栏)。 

另一方面，No.65～101，由于实芯焊丝的成分组成不满足本发明的必 要条件，因此在所述的各评价项目中均得到不良的评价结果(比较例，参照表5、6备注栏)。具体来说如下。 

No.65因为C的含量过少，所以硬度不足。即，焊接部的强度不足而不能通用性地使用。 

No.66因为C的含量过剩，所以脱氧过剩，耐熔落性、耐咬边性不良，飞溅量也多。另外，还发生了凝固裂纹。 

No.67因为Si的含量过少，所以硬度不足。即，焊接部的强度不足而不能通用性地使用。另外，由于实芯焊丝的电阻抗低，因此单位送给量的电流值变高，热能和电弧力大，耐熔落性、耐咬边性不良。 

No.68因为Si的含量过剩，所以脱氧过剩，耐熔落性、耐咬边性不良，并确认到焊接金属的脆化。 

No.69、70因为Mn的含量过少，所以硬度不足。焊接部的强度不足而不能通用性地使用。因为实芯焊丝的电阻抗低，因此单位送给量的电流值变高，热能和电弧力大，耐熔落性、耐咬边性不良。另外确认到焊接金属的脆化。 

No.71因为Mn的含量过剩，所以脱氧过剩，耐熔落性、耐咬边性不良。另外，熔渣大量发生，熔渣包裹率变高。即，暗示了涂装性差。 

No.72因为Mn、N的含量过剩，所以脱氧过剩，耐熔落性、耐咬边性不良。另外，熔渣大量发生，熔渣包裹率变高。即，暗示了涂装性差。此外，确认到焊接金属的脆化，且因夹杂物的影响还发生了裂纹。 

No.73因为P的含量过剩，所以发生凝固裂纹。 

No.74因为P的含量过剩，(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值(在表1～3中，表示为由“C+(P×5)计算出的值”。下同。)高，所以凝固裂纹发生。另外，确认到焊接金属的脆化，飞溅出大量发生。 

No.75因为S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力下降不到适当范围，从而得不到熔池先行带来的电弧力的屏障作用，因此，耐熔落性、耐咬边性不良。 

No.76因为S的含量过剩，所以发生了凝固裂纹。此外，因为熔滴的粘性和表面张力过小，熔滴和熔池容易短路，所以飞溅发生得非常多。此外，还确认到焊接金属脆化。尽管耐熔落性良好，但是，因为熔池的粘性 和表面张力过小，所以在重力的作用下焊道容易下垂，易发生上板侧的咬边(耐咬边性不良)。 

No.77其C、Si、S的含量全都过剩。因此，凝固裂纹发生，耐熔落性和耐咬边性也差，飞溅发生量也多。还确认到焊接金属的脆化。 

No.78、79涂布的油的量(油附着量)过剩。因此，电弧紧缩，由于集中性高，耐熔落性和耐咬边性劣化。另外，热分散带来的C导致熔池的C浓度上升，还发生了裂纹。 

No.80其C和P的各自含量虽然满足本发明的必要条件，但是，因为(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值高，所以凝固裂纹发生。 

No.81因此Cr的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力地剩，熔落性和耐咬边性不良。另外，不仅飞溅大量发生，而且熔渣也多发，熔渣的被包率高。即，暗示涂装性差。 

No.82因为Ni的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，耐熔落性和耐咬边性不良。另外，飞溅也大量发生。 

No.83因为Al的含量过剩，所以池的粘性和表面张力过剩，耐熔落性和耐咬边性不良。 

No.84、85、86、87、88、89因为Ti、Nb、V、Zr、La、Ce的含量分别过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，耐熔落性和耐咬边性不良。另外，不仅飞溅大量发生，熔渣也大量发生，熔渣的包裹率变高。即暗示着涂装性差。 

No.90因为B的含量过剩，所以凝固裂纹发生。 

No.91因为N的含量过剩，所以尽管没有产生气孔，但是焊接金属脆化。在夹杂物的影响下还发生了裂纹。因为熔池的粘性和表面张力过小，在重力的作用下焊道容易下垂，所以易发生上板侧的咬边(耐咬边性不良)。 

No.92、93因为O的含量过剩，所以夹杂物变多，凝固裂纹发生。因为熔池的粘性和表面张力过小，所以熔滴和熔池容易短路，飞溅发生得非常多。此外还确认到焊接金属的脆化。尽管耐熔落性良好，但是熔池容易因重力导致下垂，易发生上板侧的咬边(耐咬边性不良)。熔渣也多发，熔渣的被包率高。即暗示着涂装性差。 

No.94因为Mo的含量过剩，所以熔池的粘性和表面张力过剩，耐熔落性和耐咬边性不良。另外飞溅也大量发生。 

No.95是市场上销售的实芯焊丝的一种，但其Si和S的含量比本发明的必要条件少，P的含量和(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值，以及油附着量比本发明的必要条件过剩。因为Si的含量过少，所以硬度不足。即，焊接部的强度不足而不能通用性地使用。另外，因为实芯焊丝的电阻抗低，所以单位送给量的电流值变高，热能和电弧力大，此外，因为S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力下降不到适当范围，因此，得不到熔池先行带来的电弧力的屏障作用，两者相结合而导致易发生熔落和咬边。另外，因为P的含量过剩，(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值高，所以还会发生裂纹。 

No.96也是市场上销售的实芯焊丝的一种，但其不仅C、Mn、B、Mo的含量过剩，而且(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值和油附着量过剩，而S的含量过少。因此，由于C、B的含量和油附着量过剩，因贯穿焊而发生裂纹。另外，因为C、Mn、Mo的含量过剩，S的含量过少，所以熔池的粘性和表面张力显著增高，耐熔落性和耐咬边性不良。另外，飞溅也大量发生。另外，因为Mn高，所以熔渣大量发生，熔渣包裹率高。即暗示着涂装性差。 

No.97因为O和N的含量、油附着量分别过剩，所以熔池的粘性过小，容易因重力导致焊道下垂，易发生上板侧的咬边(耐咬边性不良)。另外，因为油附着量分别过剩，所以电弧紧缩，耐熔落性也降低。此外，因为夹杂物也增加，所以不仅确认到焊接金属的脆化，而且还发生了凝固裂纹。而且，氧化物的熔渣也大量发生，熔渣包裹率高。即暗示着涂装性差。 

No.98因为O的含量和油附着率过剩，所以熔池的粘性过小，容易因重力导致焊道下垂，因此易发生上板侧的咬边(耐咬边性不良)。另外，因为油附着率过剩，所以电弧紧缩，耐熔落性也降低。此外，由于夹杂物增加，同时油进行热分解而产生的C导致熔池中的C的浓度也增加，所以发生了凝固裂纹。另外，氧化物的熔渣也大量发生，熔渣的包裹率变高。即，暗示着涂装性差。 

No.99因为油附着率过剩，所以电弧紧缩，集中性高，由此导致耐熔 落性和耐咬边性不良。由于热分解而产生的C导致熔池中的C的浓度增加，所以还发生了裂纹。 

No.100因为S的含量均过少，所以熔池的粘性和表面张力下降不到适当范围，得不到熔池先行带来的电弧力的屏障作用。因此，耐熔落性和耐咬边性不良。 

No.101其C和P的各自含量虽然满足本发明的必要条件，但是，因为(C含量)+{(P含量)×5}计算出的值超过本发明的必要条件，所以凝固裂纹发生。 

Claims (6)

1.一种用于进行电弧焊的实芯焊丝，其特征在于，含有：0.005～0.050质量％的C、0.30～1.20质量％的Si、1.15～1.65质量％的Mn、0.050～0.200质量％的S、0.05～0.30质量％的Mo，

并且，分别将P抑制在0.017质量％以下，将O抑制在0.0070质量％以下，将N抑制在0.0050质量％以下，

并且，满足：(C含量)+{(P含量)×5}≤0.135质量％，

并且，作为杂质，将Ti限定在0.05质量％以下、将Zr限定在0.01质量％以下、将B限定在0.0050质量％以下、分别将Cr、Ni、Nb和V限定在0.20质量％以下，分别将La和Ce限定在0.01质量％以下，

并且，将该实芯焊丝表面的油附着量限定为以每10kg焊丝计在1.2g以下。

2.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，含有0.006～0.040质量％的Al。

3.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，使K、Li、Na和Ca附着于焊丝表面，这些元素的合计附着量以每10kg焊丝计为0.005～0.300g。

4.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，使MoS2附着于焊丝表面，其附着量以每10kg焊丝计为0.01～1.00g。

5.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，在焊丝表面实施了镀铜。

6.根据权利要求1所述的实芯焊丝，其特征在于，其是在焊丝表面未实施镀铜的无镀铜焊丝。

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