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CN105339132B - 焊接接头的制造方法 - Google Patents

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CN105339132B
CN105339132B CN201480030521.XA CN201480030521A CN105339132B CN 105339132 B CN105339132 B CN 105339132B CN 201480030521 A CN201480030521 A CN 201480030521A CN 105339132 B CN105339132 B CN 105339132B
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Abstract

本发明所涉及的焊接接头的制造方法是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对具有规定的维氏硬度HV、板厚、C含量及CEN的钢板进行气体保护弧焊，由此来制造焊接接头的方法，其中，在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的温度为10℃以上时不进行预热作业，在所述钢板的温度低于10℃时按照使所述钢板的温度达到10℃以上的方式进行所述预热作业，所述焊接接头的焊缝金属具有规定的化学组成，所述焊缝金属的CEN为0.20～0.58质量％，所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为337～440。

Description

焊接接头的制造方法
技术领域
本发明涉及在对建设机械及产业机械领域中所使用的耐磨损性优异的高硬度钢板进行焊接时，具有硬度高、耐磨损性优异且难以发生低温裂纹的焊缝金属的焊接接头的制造方法。
本申请基于2013年11月8日提出的国际申请PCT/JP2013/080242号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
矿山中的挖掘及土木作业用的建设机械中所用的钢板大多因磨损而需要更换，但为了延长其使用寿命，而使用提高了钢板硬度的耐磨损钢。根据使用的环境及目的的不同，钢板的硬度有多种，但一般来讲多使用HB400级(以布氏硬度的标准值计从HB360到HB440，以维氏硬度的标准值计从HV380到HV469)、HB450级(以布氏硬度的标准值计从HB410到HB490，以维氏硬度的标准值计从HV435到HV533)、HB500级(以布氏硬度的标准值计从HB450到HB550，以维氏硬度的标准值计从HV478到HV585)或HB600级(以布氏硬度的标准值计从HB550到HB650，以维氏硬度的标准值计从HV585到HV693)的耐磨损钢板。
大多数耐磨损钢可进行焊接，但对于其焊缝金属有时也要求接近母材(耐磨损钢)的耐磨损性。为了提高焊缝金属的耐磨损性，有时也需要提高其硬度。但是，如果提高焊缝金属的硬度，则起因于焊接时侵入的氢的低温裂纹非常容易发生。另外，由于以高硬度的耐磨损钢为母材，所以约束力增强也是容易生成低温裂纹的一个原因。
为了避免这样的低温裂纹，一般在焊接之前进行预热。可是，耐磨损钢由于与通常的钢相比因加热而容易使硬度降低，因此不能采取太高的预热温度。
焊缝金属的硬度优选为与母材同等的程度。例如在以HB400或HB500级耐磨损钢作为母材时，优选将焊缝金属的硬度至少规定为HV337(HB320)以上，尽可能规定为HV380(HB360)以上。
此外，在焊缝金属部中，从耐磨损性的观点出发重要的是表面附近的硬度。在多层堆焊中，下层的焊缝金属因被后续焊道再加热而使硬度稍微下降，但只要多层堆焊时其最上层的焊缝金属或1焊道焊接时其焊缝金属的各自表面附近具有充分的硬度即可。
由以上可以认为，在以HV380以上且HV693以下的高硬度的耐磨损钢作为母材的焊接接头中，只要是形成表面硬度为HV337以上且HV533以下、且具有良好的耐磨损性、而且即使不进行预热也不发生低温裂纹的焊缝金属的焊接方法；或者只要是形成表面硬度为HV380以上且HV533以下、且具有良好的耐磨损性、而且即使不进行预热也不发生低温裂纹的焊缝金属的焊接方法，则是非常有用的。
作为对高强度焊缝金属中发生的起因于氢的低温裂纹进行抑制的技术，例如提出了专利文献1～5中的方法。
其中，专利文献1中，就高强度管线管等用途中所用的钢板，通过使残留奥氏体作为氢的捕获位置而发挥作用来防止发生低温裂纹。专利文献2中，就高强度管线管等用途中所用的钢板，通过使氧化物作为氢的捕获位置而发挥作用来防止发生低温裂纹。
专利文献3中，就抗拉强度800～1150MPa的钢材，公开了通过使Mo碳化物作为捕获位置而发挥作用来防止发生低温裂纹的技术。专利文献4中公开了通过在涂药电弧焊材料的药皮材料中适量配合Mg，使刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量降低至3.0～4.0ml/100g左右，由此改善抗拉强度为880～1180MPa的钢材的耐低温裂纹性的技术。专利文献5中公开了通过对气体保护弧焊用的药芯焊丝中的含氢量进行限制来抑制低温裂纹的技术。
这些都不是能够对母材及焊缝金属的强度低于1200MPa、具有HV380(换算成抗拉强度大约1200MPa)以上的硬度并具备耐磨损性的焊缝金属的低温裂纹性进行改善的技术。
另外，一般来讲，如果采用奥氏体系不锈钢焊接材料，则氢向焊缝金属中的侵入大大降低，因此能够降低低温裂纹敏感性。此外，因是奥氏体组织而难以产生延展性下降及裂纹。可是，采用奥氏体系不锈钢焊接材料的焊缝金属不容易提高强度即硬度，不能期待具备耐磨损性。
由此，在以HV380以上且HV693以下的高硬度的耐磨损钢作为母材的焊接接头中，一直要求通过气体保护弧焊来形成表面硬度为HV337以上且HV533、耐磨损性优异且难以发生低温裂纹的焊缝金属，或形成表面硬度为HV380以上且HV533以下、耐磨损性优异且难以发生低温裂纹的焊缝金属。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-176434号公报
专利文献2：日本特开2012-218034号公报
专利文献3：日本特开2005-40816号公报
专利文献4：日本特开平11-147196号公报
专利文献5：日本特开2009-255168号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题是提供一种焊接接头的制造方法，其是以C的含量高、表面硬度为HV380以上且HV693以下这样的高硬度钢板作为母材的焊接接头，其中，具有表面硬度为HV337以上且HV533以下、耐磨损性优异而且难以发生低温裂纹的焊缝金属，或具有表面硬度为HV380以上且HV533以下、耐磨损性优异而且难以发生低温裂纹的焊缝金属。
用于解决课题的手段
对于以往的耐磨损钢，为了防止低温裂纹，焊接时的预热温度是重要的，因此在软钢用的焊接材料中，一般将预热温度最优先化而进行焊接。所以存在的课题是焊缝金属部的硬度低，非常容易产生磨损。本发明对此新发现，如果想要提高焊缝金属部的硬度，则不在母材的热影响区，而在焊缝金属本体非常容易发生裂纹。为此，对焊缝金属的CEN和裂纹的关系进行了调查，结果发现了焊缝金属的CEN的适当范围。
焊接时在焊缝金属中发生的低温裂纹受焊缝金属的强度、接头约束力和焊缝金属中的扩散性氢量的影响。发明者们对在表面硬度为HV337以上且HV533以下这样的高硬度的焊缝金属中或表面硬度为HV380以上且HV533以下这样的更高硬度的焊缝金属中可靠地抑制低温裂纹的方法，进行了多种研究，结果得出如下结论：其中最可靠的方法是充分降低焊缝金属中的扩散性氢量，且使焊缝金属中的合金成分中规定的CEN在0.20～0.58质量％。
图1是通过多种使钢板及焊剂组成等变化的焊接材料，在各种的条件下实施JISZ3158中规定的y形焊接裂纹试验，制作具有多种焊缝金属硬度及焊缝金属中的扩散性氢量的焊缝金属，然后求出抑制其发生裂纹的极限预热温度的结果。图1中通过按焊缝金属的不同的硬度水平进行整理而示出焊缝金属中的扩散性氢量和抑制发生裂纹的极限预热温度的关系。
这里，低温裂纹试验按照JIS Z3158(y形焊接裂纹试验方法，1993年)，在室温(25℃)下实施试验，将表面及断面没有裂纹的规定为合格。扩散性氢量的测定试验用基于JISZ3118(钢焊接部的氢量测定方法，2007年)的气相色谱法实施。
如图1所示，如果刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g，则发生低温裂纹的极限预热温度几乎不依赖于焊缝金属的硬度。所以，通过将扩散性氢量规定为低于1.0ml/100g，能够大大降低硬度为HV337以上且HV533以下的焊缝金属和硬度为HV380以上且HV533以下的焊缝金属的低温裂纹敏感性。
但是，将刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量降低到此水平在以往的技术中是不容易的。发明者们反复进行了各种研究，结果新发现：通过改善药芯焊丝的焊剂组成，能够稳定地将焊缝金属中的扩散性氢量降低到以往困难的水平。具体地讲，发现：通过在焊剂成分中一定量地含有以CaF2为代表的氟化物，同时调整氧化物的量，且将氟化物和氧化物的配合比规定在一定范围，能够将焊缝金属中的扩散性氢量稳定地抑制在低于1.0ml/100g。
焊缝金属的低温裂纹敏感性大大依赖于焊缝金属的硬度，但也受合金元素的影响。发明者们对HV337以上且HV533以下的焊缝金属及HV380以上且HV533以下的焊缝金属的各种合金组成和低温裂纹敏感性(抑制裂纹的预热温度)的关系进行了调查。低温裂纹试验按照JIS Z3158(y形焊接裂纹试验方法，1993年)实施试验，使预热温度变化，将不产生低温裂纹的最低预热温度作为发生裂纹的极限预热温度。在焊接时，采用以下说明的本发明的药芯焊丝，焊缝金属中的扩散性氢量都低于1.0ml/100g。
其结果是，发现：如图2所示，只要将按式1(参照焊接选书10.“钢铁材料的焊接”产报出版(1999)，p.163)计算的CEN设为0.58质量％以下，就能够使发生裂纹的极限预热温度在室温(25℃)以下，即使不进行预热也能够抑制低温裂纹的发生。
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。此外，在不添加元素时，在[]内代入零。
本发明是基于上述见识而完成的，其主旨如下。
(1)本发明的第一方案所涉及的焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV为380以上且514以下、板厚为20～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，维氏硬度HV超过514且565以下、板厚为12～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为6～12mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，其中，所述制造方法全部满足下述(a)～(c)：(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的温度为10℃以上时不进行预热作业，在所述钢板的温度低于10℃时按照使所述钢板的温度达到10℃以上的方式进行所述预热作业；(b)对于所述药芯焊丝，在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：C：0.010％以上且低于0.060％、Si：0.05～1.80％、Mn：0.50～4.00％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、Al：0.005～0.150％、Cu：0～0.75％、Ni：0％以上且低于1.00％、Cr：0～3.50％、Mo：0～1.50％、Ti：0～0.150％、Nb：0～0.15％、V：0～0.45％、B：0～0.0500％、Mg：0～2.0％、Ca：0～2.0％、REM：0～0.0150％、剩余部分：Fe及杂质；(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成，以质量％计，含有：C：0.100～0.170％、Si：0.05～0.80％、Mn：0.20～2.50％、Al：0.0050～0.1000％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、N：0.015％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0％以上且低于0.70％、Cr：0～2.50％、Mo：0～1.00％、Ti：0～0.100％、Nb：0～0.100％、V：0～0.30％、B：0～0.0100％、O：0～0.100％、Mg：0～0.100％、Ca：0～0.100％、REM：0～0.0100％、剩余部分：Fe及杂质；所述焊缝金属的按下述式1计算的CEN为0.20～0.58质量％；所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为337～440。
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
(2)本发明的第二方案所涉及的焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV为380以上且514以下、板厚为20～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，维氏硬度HV超过514且565以下、板厚为12～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为6～12mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，其中，所述制造方法全部满足下述(a)～(c)：(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的温度为10℃以上时不进行预热作业，在所述钢板的温度低于10℃时按照使所述钢板的温度达到10℃以上的方式进行所述预热作业；(b)对于所述药芯焊丝，在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：C：0.060～0.350％、Si：0.05～1.80％、Mn：0.50～4.00％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、Al：0.005～0.150％、Cu：0～0.75％、Ni：0％以上且低于1.00％、Cr：0～3.50％、Mo：0～1.50％、Ti：0～0.150％、Nb：0～0.15％、V：0～0.45％、B：0～0.0500％、Mg：0～2.0％、Ca：0～2.0％、REM：0～0.0150％、剩余部分：Fe及杂质；(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成以质量％计含有：C：0.120～0.250％、Si：0.05～0.80％、Mn：0.20～2.50％、Al：0.0050～0.1000％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、N：0.015％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0％以上且低于0.70％、Cr：0～2.50％、Mo：0～1.00％、Ti：0～0.100％、Nb：0～0.100％、V：0～0.30％、B：0～0.0100％、O：0～0.100％、Mg：0～0.100％、Ca：0～0.100％、REM：0～0.0100％、剩余部分：Fe及杂质；所述焊缝金属的按下述式1计算的CEN为0.20～0.58质量％；所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为380～533。
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
(3)本发明的第三方案所涉及的焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为12～20mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下式2计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚超20mm且50mm以下、C的含量为0.350～0.450质量％、按下式2计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，其中，所述制造方法全部满足下述(a)～(c)：(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的所述板厚为20mm以下时，按照使所述钢板的温度达到100℃以上的方式进行预热作业，在所述钢板的所述板厚超过20mm时，按照使所述钢板的温度达到150℃以上的方式进行所述预热作业；(b)对于所述药芯焊丝，在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：C：0.060～0.350％、Si：0.05～1.80％、Mn：0.50～4.00％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、Al：0.005～0.150％、Cu：0～0.75％、Ni：0％以上且低于1.00％、Cr：0～3.50％、Mo：0～1.50％、Ti：0～0.150％、Nb：0～0.15％、V：0～0.45％、B：0～0.0500％、Mg：0～2.0％、Ca：0～2.0％、REM：0～0.0150％、剩余部分：Fe及杂质；(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成以质量％计含有：C：0.120～0.250％、Si：0.05～0.80％、Mn：0.20～2.50％、Al：0.0050～0.1000％、P：0.050％以下、S：0.020％以下、N：0.015％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0％以上且低于0.70％、Cr：0～2.50％、Mo：0～1.00％、Ti：0～0.100％、Nb：0～0.100％、V：0～0.30％、B：0～0.0100％、O：0～0.100％、Mg：0～0.100％、Ca：0～0.100％、REM：0～0.0100％、剩余部分：Fe及杂质；所述焊缝金属的按下式2计算的CEN为0.20～0.58质量％；所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为380～533。
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式2)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
(4)根据上述(1)～(3)所述的焊接接头的制造方法，其中，所述药芯焊丝中的所述CaO的含量也可以相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.15％以下。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其中，除所述金属氟化物、所述金属氧化物及所述金属碳酸盐以外，所述药芯焊丝中的所述化学组成也可以相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为Ni：0～0.1％。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其中，除所述金属氟化物、所述金属氧化物及所述金属碳酸盐以外，所述药芯焊丝中的所述化学组成也可以相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为：Cu：0～0.50％、Cr：0～1.00％、Mo：0～0.50％、Ti：0～0.050％、Nb：0～0.05％。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其中，所述药芯焊丝的所述钢制外皮上也可以具有缝状的间隙。
(8)根据上述(1)～(6)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其中，所述药芯焊丝的所述钢制外皮上也可以没有缝状的间隙。
(9)根据上述(1)～(8)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其中，也可以在所述药芯焊丝表面上涂布全氟聚醚油。
发明效果
根据本发明的上述各方案，可以得到以C含量高、表面硬度为HV380以上且HV693以下这样的高硬度钢板作为母材，而且，具有表面硬度为HV320以上且HV533以下、耐磨损性优异且难以发生低温裂纹的焊缝金属的焊接接头；或者具有表面硬度为HV380以上且HV533以下、耐磨损性优异且难以发生低温裂纹的焊缝金属的焊接接头。
附图说明
图1是表示母材的硬度及焊缝金属中的扩散性氢量和发生裂纹的极限预热温度的关系的图。
图2是表示HV337以上且HV533以下、焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g的焊缝金属中的CEN和发生裂纹的极限预热温度的关系的图。
图3A是表示焊丝的切断断面的图。
图3B是表示焊丝的切断断面的图。
图3C是表示焊丝的切断断面的图。
具体实施方式
在以高硬度钢板作为母材的焊接接头中，发明者们发现：如上述所示，只要刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g，发生低温裂纹的极限预热温度就几乎不依赖于焊缝金属的硬度，能够大大降低HV337以上且HV533以下的焊缝金属和HV380以上且HV533以下的焊缝金属的低温裂纹敏感性。
另外，发明者们为了使刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g，而使药芯焊丝的焊剂成分的组合和其配合比发生多种改变，反复进行了研究。
其结果是，以至发现：对降低氢特别有效果的是以CaF2为代表的氟化物，通过在焊剂成分中含有一定量而能够大大降低焊缝金属中的扩散性氢量，另外通过调整氧化物的量，且使氟化物和氧化物的配合比在一定范围，能够稳定地将扩散性氢量抑制在低于1.0ml/100g。
本发明是基于这样的研究而完成的。以下，对本实施方式所涉及的焊接接头的制造方法的一个方案进行说明。
本发明使用作为耐磨损钢板而广泛使用的C含量以质量％计为0.12～0.45％、HV380以上且HV693以下的高硬度的厚钢板作为母材，以对其进行气体保护弧焊而形成的焊接接头为对象。
在本发明中，将焊缝金属规定为具有上述(1)或(2)中所述的化学组成。
以下，对焊缝金属的化学组成的限定理由进行说明。在以下的说明中，只要不特别说明，“％”意味着“质量％”。
(C：0.100～0.250％)
C是最影响焊缝金属的硬度的元素。在母材硬度为HV380以上时，为确保焊缝金属具有某种程度的耐磨损性，优选焊缝金属的表面硬度至少为HV337以上。因此焊缝金属的C含量在0.100％以上是必要的。此外，在母材硬度为HV380以上时，为确保接近母材的耐磨损性，焊缝金属的表面硬度也优选为HV380以上。在有必要使焊缝金属的表面硬度在HV380以上的情况下，有必要使焊缝金属的C含量在0.120％以上。可是，如果C的含量超过0.250％，则焊缝金属的硬度超过HV533，有时焊缝金属的韧性下降，因此将C含量的上限规定为0.250％。再者，采用后述的C含量为0.010％以上且低于0.060％的药芯焊丝制作的焊接接头的焊缝金属的C含量通常为0.100～0.170％。为了稳定地得到HV380以上的母材硬度，也可以将C含量的下限规定为0.130％或0.140％。此外，为了稳定地得到焊缝金属的韧性，也可以将C含量的上限规定为0.230％或0.210％。
(Si：0.05～0.80％)
Si是脱氧元素，为通过降低焊缝金属的O含量来提高洁净度而在焊剂中添加一定量。因此焊缝金属中的Si含量也可含有0.05％以上。根据需要，也可以将Si含量的下限规定为0.10％、0.15％或0.20％。如果Si含有超过0.80％则有时使焊缝金属的韧性劣化，因此将此作为上限。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Si含量的上限规定为0.70％、0.65％、0.60％或0.50％。
(Mn：0.20～2.50％)
Mn具有通过形成MnS来抑制由S导致的晶界脆化的效果，因此在焊缝金属中至少含有0.20％以上。此外，Mn是具有确保焊缝金属的淬透性而提高强度的效果的元素，因此为稳定地得到硬度，优选含有0.50％以上。为了提高焊缝金属的硬度，也可以将Mn含量的下限规定为0.60％、0.70％、0.80％或0.90％。另一方面，如果Mn含有超过2.50％，则晶界脆化敏感性增加，使焊缝金属的韧性劣化，因此将此作为上限。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Mn含量的上限控制在2.30％、2.10％、1.90％、1.70％或1.50％。
(Al：0.0050～0.1000％)
Al是脱氧元素，与Si同样具有通过降低焊缝金属中的O含量而提高焊缝金属的洁净度的效果，因此有必要在焊剂中添加一定量。在采用本实施方式所涉及的药芯焊丝而得到的焊接接头的焊缝金属中，通常含有0.0050％以上的Al。在Al量低于0.0050％时，有焊缝金属的低温韧性下降的顾虑。另一方面，如果含有超过0.1000％，则形成氮化物或氧化物，使焊缝金属的韧性劣化，因此将此作为上限。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Al含量的上限限制在0.0900％、0.0800％、0.0700％或0.0600％。
(P：0.050％以下)
P是杂质元素，使韧性劣化。因此需要尽量降低，但作为对韧性的不良影响能够被容许的范围，将焊缝金属的P含量限制在0.050％以下。根据需要，也可以将P含量的上限限制在0.030％、0.0250％、0.0200％或0.0150％。不需要限制P含量的下限。P含量的下限为0％。
(S：0.020％以下)
S也是杂质元素，如果过于大量地存在于焊缝金属中则使韧性和延展性都劣化，因此优选尽量降低。作为对韧性、延展性的不良影响能够被容许的范围，将焊缝金属的S含量限制在0.020％以下。根据需要，也可以将S含量的上限规定为0.015％、0.010％、0.008％或0.006％。不需要限制S含量的下限。S含量的下限为0％。
(N：0.015％以下)
N是焊缝金属中不可避免地含有的，但如果超过0.015％则形成粗大的AlN或BN，使韧性降低。作为对焊缝金属的影响能够被容许的上限，将N含量限制在0.015％以下。根据需要，也可以将N含量的上限限制在0.010％、0.008％或0.006％。不需要限制N含量的下限。N含量的下限为0％。
(O：0～0.100％)
O是焊缝金属中不可避免地含有的，作为对韧性、延展性的不良影响能够被容许的范围，将焊缝金属的O含量限制在0.100％以下。根据需要，也可以将O含量的上限规定为0.080％、0.060％、0.050％或0.040％。不需要限制O含量的下限。O含量的下限为0％。
(Cu：0～0.50％)
Cu可提高焊缝金属的强度和韧性，因此可作为选择性元素含有。但是，如果Cu含量超过0.50％则有时韧性下降，因此将焊缝金属的Cu含量规定为0.50％以下。根据需要，也可以将Cu含量的上限规定为0.40％或0.30％。也可以不限制Cu含量的下限。因此，Cu含量的下限为0％。另一方面，为了充分得到强化效果，也可以在焊缝金属中含有0.10％以上。作为在焊缝金属中含有Cu的方法，有焊丝的外皮表面的镀覆或者作为单体或合金元素添加在焊剂中等方法。
(Ni：0％以上且低于0.70％)
Ni对于提高韧性是有效的元素，可作为选择性元素含有。可是，在C含量高的情况下，其效果受到限定，而且是高价的元素，因此焊缝金属中的Ni含量规定为低于0.70％。根据需要，也可以将Ni含量的上限规定为0.60％、0.40％或0.20％。也可以不限制Ni含量的下限。因此，Ni含量的下限为0％。另一方面，为了得到提高韧性的效果，也可以在焊缝金属中含有0.05％以上。
(Cr：0～2.50％)
Cr对于通过提高淬透性来提高焊缝金属的硬度是有效的元素，可作为选择性元素含有。但是，如果超过2.50％地过剩含有，则有时使韧性降低，因此Cr含量将2.50％作为上限。根据需要，也可以将Cr含量的上限规定为1.50％、1.00％、0.70％或0.40％。也可以不限制Cr含量的下限。因此，Cr含量的下限为0％。另一方面，在为了提高焊缝金属的硬度而添加的情况下，为了得到此效果也可以含有0.10％以上。
(Mo：0～1.00％)
Mo对于通过提高淬透性来提高焊缝金属的硬度是有效的元素，可作为选择性元素含有。但是，如果超过1.00％地过剩含有，则有时使韧性降低，因此将1.00％作为Mo含量的上限。根据需要，也可以将Mo含量的上限规定为0.70％、0.60％、0.40％或0.20％。也可以不限制Mo含量的下限。因此，Mo含量的下限为0％。另一方面，在为了提高硬度而添加的情况下，为了得到此效果也可以含有0.05％以上。
(Ti：0～0.100％)
Ti也与Al同样，作为脱氧元素是有效的，具有使焊缝金属中的O含量降低的效果，可作为选择性元素含有。此外，对于通过固定固溶N来缓和对韧性的不良影响也是有效的，但如果焊缝金属中的Ti含量超过0.100％而达到过剩，则产生起因于形成粗大的氧化物的韧性劣化及由过度的析出强化导致的韧性劣化的可能性增大，因此将Ti含量的上限规定为0.100％。根据需要，也可以将Ti含量的上限规定为0.080％、0.050％、0.030％或0.020％。也可以不限制Ti含量的下限。因此，Ti含量的下限为0％。为了改善韧性，也可以含有0.010％以上。
(Nb：0～0.100％)
Nb具有通过固溶提高焊缝金属的硬度的效果，可作为选择性元素含有。但是，如果含有超过0.100％，则过剩地含在焊缝金属中，形成粗大的析出物而使韧性劣化，因此是不优选的，所以将Nb含量的上限规定为0.100％。根据需要，也可以将Nb含量的上限规定为0.080％、0.050％、0.030％或0.020％。也可以不限制Nb含量的下限。因此，Nb含量的下限为0％。为了提高焊缝金属的硬度，也可以含有0.010％以上。
(V：0～0.30％)
V对于通过提高淬透性来提高焊缝金属的硬度是有效的元素，可作为选择性元素含有。但是如果超过0.30％地过剩含有，则有时使韧性下降，因此V含量将0.30％作为上限。根据需要，也可以将V含量的上限规定为0.25％、0.20％或0.15％。也可以不限制V含量的下限。因此，V含量的下限为0％。为了提高焊缝金属的硬度也可以含有0.01％以上。
(B：0～0.0100％)
B如果适当量地含在焊缝金属中，则与固溶N结合而形成BN，具有使固溶N对韧性的不良影响降低的效果。此外B还具有通过提高淬透性而有助于提高强度的效果，可作为选择性元素含有。为了得到这些效果，也可以含有0.0003％以上。另一方面，如果B含量超过0.0100％，则焊缝金属中的B过剩，形成粗大的BN或Fe23(C、B)6等B化合物，反而使韧性劣化，因此是不优选的。因而，将含有B时的B含量的上限规定为0.0100％。根据需要，也可以将B含量的上限规定为0.0080％、0.0060％、0.0040％或0.0020％。不需要限制B含量的下限，B含量的下限为0％。
(Mg：0～0.100％)
不需要限制Mg含量的下限，Mg含量的下限为0％。可是，Mg是强脱氧元素，为了降低焊缝金属中的O含量，提高焊缝金属的延展性及韧性，也可以含有0.001％以上。可是，如果焊缝金属中的Mg含量超过0.100％，则不能无视由焊缝金属中的粗大氧化物的形成导致的韧性下降。因此，在含有Mg的情况下，将Mg含量规定为0.100％以下。根据需要，也可以将Mg含量的上限规定为0.0080％、0.0060％、0.0040％或0.0020％。
(Ca：0～0.100％)
(REM：0～0.0100％)
不需要限制Ca及REM含量的下限，Ca及REM含量的下限为0％。可是，Ca、REM都使焊缝金属中的硫化物的结构变化，此外使硫化物、氧化物的尺寸微细化而对于提高延展性及韧性是有效的，也可以含有0.002％以上的Ca，0.0002％以上的REM。另一方面，如果过剩地含有，则产生硫化物或氧化物的粗大化，招致延展性、韧性的劣化，因此在含有时将Ca的上限规定为0.100％，将REM的上限规定为0.0100％。
含有以上的化学组成的焊缝金属中，也可以在以铁(Fe)为主成分的剩余部分不会阻碍本实施方式所涉及的焊接接头的特性的范围内含有在制造过程等中混入的杂质。
(CEN：0.20～0.58质量％)
如图2所示，在HV380以上且HV533以下的焊缝金属中，在焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g时，通过将按式1计算的CEN规定为0.58质量％以下，在JIS Z 3158的y形焊接裂纹试验中，发生裂纹的极限预热温度为25℃以下，实质上可在不预热的情况下进行焊接。
这里，为了可靠地防止焊接裂纹，也可以将CEN的上限规定为0.55质量％、0.53质量％、0.50质量％、0.47质量％或0.45质量％。为了将焊缝金属的硬度规定为HV380以上，而将CEN的下限规定为0.20质量％。为了提高焊缝金属的硬度，从而提高耐磨损性，也可以将CEN的下限规定为0.24质量％、0.28质量％、0.30质量％或0.32质量％。
(a)一种母材，母材的维氏硬度HV为380以上且514以下(相当于HB360以上且475以下)，母材板厚为20～100mm，母材的C的含量为0.120～0.300％，按式1计算的CEN为0.20～0.75质量％。
(b)一种母材，母材的维氏硬度HV超过514且565以下(相当于HB超过475且530以下)，母材板厚为12～100mm，母材的C的含量为0.120～0.300％，按式1计算的CEN为0.20～0.75质量％。
(c)一种母材，母材的维氏硬度HV超过565且693以下(相当于HB超530且650以下)，母材板厚为6～12mm，母材的C的含量为0.350～0.450％，按式1计算的CEN为0.20～0.85质量％。
在对满足上述(a)～(c)中任一个的母材进行气体保护弧焊时，在母材温度为10℃以上时，不需要进行焊接时的预热作业，但在母材温度低于10℃时，需要进行预热作业以使母材温度达到10℃以上。也就是说，只在母材(钢板)温度低于10℃时，需要进行预热作业以使母材(钢板)温度达到10℃以上。该母材温度(预热温度)的上限不需要特别的限定，可以规定为低于75℃或低于50℃。
(d)一种母材，母材的维氏硬度HV超过565且693以下(相当于HB超530且650以下)，母材板厚为12～20mm，母材的C的含量为0.350～0.450％，按式1计算的CEN为0.20～0.85质量％。
(e)一种母材，母材的维氏硬度HV超过565且693以下(相当于HB超530且650以下)，母材板厚超过20mm且50mm以下，母材的C的含量为0.350～0.450％，按式1计算的CEN为0.20～0.85质量％。
在对满足上述(d)或(e)的母材进行气体保护弧焊时，在母材板厚为20mm以下时，将母材预热至100℃以上，在母材板厚超过20mm时，将母材进行150℃以上的预热。该母材温度(预热温度)的上限不需要特别的限定，可以规定为低于175℃或低于150℃。此外，为了达到HV380以上，也可以将CEN规定为0.20质量％以上。
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
式1中，对于未含有的元素，在与该元素对应的[]内代入零。该计算方法在母材(钢板)及焊缝金属中通用。
在本发明中，关于焊缝金属，进而使其表面下1mm的平均维氏硬度在HV337以上且HV533以下或HV380以上且HV533以下。在本发明中，关于焊缝金属，使刚焊接后的扩散性氢量低于1.0ml/100g。
只要表面下1mm的位置的硬度为HV337以上且HV533以下，就满足焊缝金属所需的耐磨损性的要件。在低于HV337时，耐磨损性不足。如果超过HV533，则容易发生低温裂纹。
硬度的测定通过下述求出：规定为通过在焊缝金属中将与焊接方向垂直的截面切断并研磨，采集所得到的试样，在10个点测定焊缝金属的表面下1mm的位置的维氏硬度，算出平均值。
此外，关于刚焊接后的焊缝金属中的扩散性氢量，如前面参照图1的说明的那样，只要低于1.0ml/100g，发生低温裂纹的极限预热温度就几乎不依赖于焊缝金属的硬度，能够大大降低硬度为HV337以上且HV533以下的焊缝金属及HV380以上且HV533以下的焊缝金属的低温裂纹敏感性。
扩散性氢量通过基于JIS Z3118(钢焊接部的氢量测定方法，2007年)的气相色谱法进行测定。
再者，氢的扩散速度在常温下是比较快的，因此需要在刚焊接后测定焊缝金属的扩散性氢量。因此，如果不在刚焊接后测定，则不能正确地测定扩散性氢量。
要制造具有以上这样的焊缝金属的焊接接头，可通过将要焊接的高硬度厚钢板作为母材，例如将2块上述母材以中间形成坡口的方式放置在焊接位置上，采用药芯焊丝进行气体保护弧焊，在母材间生成焊缝金属，从而形成由焊缝金属和其两侧的母材钢板构成的焊接接头。
以下，对用于形成上述焊缝金属所用的钢板、药芯焊丝及焊接条件等进行说明。
作为用作母材的钢板，以C含量以质量％计为0.120％以上且0.450％以下、HV380以上且HV693以下的高硬度厚钢板为对象。
作为所用的钢板的板厚，以一般称为厚板的6mm以上且100mm以下的钢板为对象。
满足这样的条件的钢板广泛用于土木及建筑作业用机械等的要求耐磨损性的地方，对于C含量以外的化学组成没有特别的限定，如果列举一个例子，有含有C：0.120～3.000％、Si：0.10～0.55％、Mn：0.20～2.00％、Al：0.01～0.10％、P：0.020％以下、S：0.015％以下、Cu：0.50％以下、Ni：1.00％以下、Cr：1.20％以下、Mo：0.60％以下、Nb：0.05％以下、V：0.10％以下、B：0.0050％以下的钢。此外，以按式1计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢为对象。
为了不在母材的焊接热影响区(HAZ)产生焊接裂纹，而将CEN的上限规定为0.85质量％。为了更可靠地防止HAZ部的焊接裂纹，也可以将CEN的上限规定为0.80质量％、0.75质量％、0.73质量％、0.70质量％、0.68质量％、0.65质量％、0.63质量％或0.60质量％。为了将母材的硬度规定为HV380以上，而将CEN的下限规定为0.20质量％。为了提高母材的硬度，也可以将CEN的下限规定为0.24质量％、0.28质量％、0.30质量％、0.32质量％、0.35质量％或0.38质量％。母材硬度为HV565以下的钢板一般来讲CEN超过0.75质量％的较少，因此将母材硬度为HV565以下的钢板的CEN的上限规定为0.75质量％。
关于母材硬度的测定方法，规定为在5个点以上测定母材的板厚方向截面的表面下1mm的位置的维氏硬度，求出平均值的方法。
接着，对采用的药芯焊丝，分焊剂成分和合金成分进行说明。再者，有关药芯焊丝的说明中的成分的含量表示相对于药芯焊丝总质量的质量％。
首先，对插入到焊丝的钢制外皮内部的焊剂成分进行说明。
使CaF2、BaF2、SrF2、MgF2等金属氟化物中的1种或2种以上和Ti氧化物(例如TiO2)、Si氧化物(例如SiO2)、Mg氧化物(例如MgO)、Al氧化物(例如Al2O3)等金属氧化物中的1种或2种以上在焊丝中含有一定量，且将这些氟化物和氧化物的比规定为一定范围，由此能够稳定地使焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g。
为了得到此效果，要件是：在将含有的CaF2、BaF2、SrF2、MgF2的合计量规定为α时，合计量α相对于药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3％以上且8.0％以下；此外在将含有的Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物的合计量规定为β时，合计量β相对于药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10％以上且1.50％以下；另外上述CaF2的含量相对于上述α的比为0.90以上，上述合计量α相对于上述合计量β的比([合计量α]/[合计量β])为3.0以上且80.0以下。
如果含有的金属氟化物的合计量α低于3.3％，则不能稳定地使焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g。为了进一步降低焊缝金属中的扩散性氢量，也可以将合计量α的下限规定为3.5％、3.7％或3.9％。此外，如果超过8.0％，则过剩地生成焊接烟尘、熔渣，因此使焊接作业性显著下降，是不优选的。为了避免过剩地生成焊接烟尘或熔渣等，也可以将合计量α的上限规定为7.5％、7.0％、6.5％、6.0％或5.7％。如果含有的金属氧化物的合计量β低于0.10％，则有时焊道的形状变差，在超过1.50％时，有时使韧性下降。为了形成良好的焊道形状，也可以将合计量β的下限规定为0.20％、0.30％、0.40％或0.50％。为了改善韧性，也可以将合计量β的上限规定为1.30％、1.20％、1.10％、1.00％、0.90％或0.80％。
另外，在上述合计量α相对于上述合计量β的比低于3.0时，不能稳定地使焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g，在超过80.0时，过剩地生成焊接烟尘、熔渣，因此使焊接作业性显著下降，是不优选的。为了进一步降低焊缝金属中的扩散性氢量，也可以将上述比([合计量α]/[合计量β])的下限规定为3.2、3.5、3.7或4.0。为了避免过剩地生成焊接烟尘或熔渣等，也可以将上述比([合计量α]/[合计量β])的上限规定为40.0、30.0、20.0、15.0或13.0。在CaF2的含量相对于α的比低于0.90时，不能使焊缝金属中的扩散性氢量低于1.0ml/100g。这是因为CaF2在金属氟化物中降低扩散性氢量的效果最大。CaF2的含量相对于α的比达到最大是在焊剂中不含CaF2以外的金属氟化物时。所以，CaF2的含量相对于α的比的上限值为1.0。
根据以上，分别按上述那样限定含有的金属氟化物的合计量α、金属氧化物的合计量β及金属氟化物的合计量α相对于金属氧化物的合计量β的的比。
再者，上述合计量β为药芯焊丝中的含量，为将焊剂的造粒中使用的粘合剂(以SiO2为主成分的水玻璃)等中包含的物质也合计在内的含量。
在本实施方式所涉及的药芯焊丝中，为了提高电弧稳定性作用和电弧集中性，可进一步添加CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3等金属碳酸盐中的1种或2种以上。可是，如果将这些金属碳酸盐中的1种或2种以上添加0.60％以上，则电弧的集中性过强，因此飞溅发生量增大，而且焊缝金属的氧量也增加。所以，在含有这些金属碳酸盐的情况下，将其含量规定为合计低于0.60％。这些金属碳酸盐的含量的合计的下限为0％。为了抑制飞溅发生量，也可以将其上限规定为0.50％、0.40％、0.20％或0.10％。
关于金属氟化物使扩散性氢量降低的理由，虽不一定明确，但可以认为是因为金属氟化物通过焊接电弧而分解，生成的氟与氢结合，以HF气体散逸到大气中，或直接在焊缝金属中以HF将氢固定。
此外，在本发明中，优选在焊剂中不添加CaO。所以，CaO含量的下限值为0％。但是，有时在焊剂原料中含有CaO。在此种情况下，将CaO的含量限制在低于0.20％。优选规定为0.15％以下或0.10％以下。只要限制在低于0.20％，就可得到利用本实施方式所涉及的焊接接头的制造方法的效果。CaO通过与大气接触而变化成CaOH，因此有使焊缝金属中的扩散性氢增加的可能性。
除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，按以下这样限定药芯焊丝中的合金元素量。
(C：在将焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV规定为337～440时为0.010～0.350％，在将焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV规定为380～533时为0.060～0.350％)
如果药芯焊丝中的C含量低于0.010％，则焊缝金属的C含量低于0.100％、焊缝金属的硬度低于HV337，因此将药芯焊丝中的C含量规定为0.010％以上。另外如果药芯焊丝中的C含量低于0.060％，则焊缝金属的C含量低于0.120％、焊缝金属的硬度低于HV380，因此为了将焊缝金属的硬度规定为HV380，而将药芯焊丝中的C含量规定为0.060％以上。为了提高焊缝金属的硬度，也可以将C含量的下限值规定为0.020％或0.030％。为了进一步提高焊缝金属的硬度，也可以将C含量的下限规定为0.070％、0.080％、0.090％、0.100％或0.110％。如果药芯焊丝中的C含量超过0.350％，则焊缝金属的C含量超过0.250％，因此将药芯焊丝中的C含量规定为0.350％以下。为了改善焊缝金属的耐低温裂纹性，也可以将C含量的上限规定为0.300％、0.250％、0.180％、0.170％或0.160％。
(Si：0.05～1.80％)
如果药芯焊丝中的Si含量低于0.05％，则焊缝金属的Si含量低于0.05％，因此将药芯焊丝中的Si含量规定为0.05％以上。为了降低焊缝金属中的O含量，也可以将Si含量的下限规定为0.10％、0.20％、0.30％或0.40％。如果药芯焊丝中的Si含量超过1.80％，则即使考虑到氧化消耗，焊缝金属的Si量也超过0.80％，因此将药芯焊丝中的Si含量规定为1.80％以下。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Si含量的上限规定为1.50％、1.20％、1.00％、0.80％或0.60％。
(Mn：0.50～4.00％)
如果药芯焊丝中的Mn含量低于0.50％，则焊缝金属的Mn含量低于0.20％，因此将药芯焊丝中的Mn含量规定为0.50％以上。为了提高焊缝金属的硬度，也可以将Mn含量的下限规定为0.70％、0.80％、0.90％、1.00％或1.10％。如果药芯焊丝中的Mn含量超过4.00％，则即使考虑到氧化消耗，焊缝金属的Mn量也超过2.50％，因此将药芯焊丝中的Mn量规定为4.00％以下。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Mn含量的上限规定为3.00％、2.50％、2.20％、2.00％或1.80％。
(P：0.050％以下)
如果药芯焊丝中的P含量超过0.050％，则有时焊缝金属的P含量超过0.050％，因此将药芯焊丝中的P含量规定为0.050％以下。根据需要，也可以将P含量的上限限制在0.030％、0.025％、0.020％或0.015％。不需要限制P含量的下限。P含量的下限为0％。
(S：0.020％以下)
如果药芯焊丝中的S含量超过0.020％，则有时焊缝金属的S含量超过0.020％，因此将药芯焊丝中的S含量规定为0.020％以下。根据需要，也可以将S含量的上限限制在0.015％、0.010％、0.008％或0.006％。不需要限制S含量的下限。S含量的下限为0％。
(Al：0.005～0.150％)
如果药芯焊丝中的Al含量低于0.005％，则焊缝金属的Al含量低于0.005％，因此将药芯焊丝中的Al含量规定为0.005％以上。为了进一步降低焊缝金属中的O含量，也可以将Al含量的下限规定为0.007％、0.010％或0.012％。如果药芯焊丝中的Al含量超过0.150％，则有时焊缝金属的Al含量超过0.100％，因此将药芯焊丝中的Al含量规定为0.150％以下。为了改善焊缝金属的韧性，也可以将Al含量的上限限制在0.090％、0.070％、0.050％或0.040％。
(Cu：0～0.75％以下)
如果药芯焊丝中的Cu含量超过0.75％，则焊缝金属的Cu含量超过0.50％，因此将药芯焊丝中的Cu含量规定为0.75％以下。为降低焊缝金属的Cu含量，也可以将Cu含量规定为0.50％以下。根据需要，也可以将Cu含量的上限规定为0.40％或0.30％。也可以不限制Cu含量的下限。因此，Cu含量的下限为0％。另一方面，为了提高焊缝金属的硬度，焊缝金属也可以含有0.10％以上的Cu。
(Ni：0％以上且低于1.00％)
如果药芯焊丝中的Ni含量为1.00％以上，则焊缝金属的Ni含量达到0.70％以上，使焊丝的合金成本增高，因此将药芯焊丝中的Ni含量规定为低于1.00％。为了防止焊缝金属的凝固裂纹，也可以将Ni含量的上限规定为0.50％、0.40％、0.30％、0.20％或0.10％。也可以不限制Ni含量的下限。因此，Ni含量的下限为0％。
(Cr：0～3.50％)
如果药芯焊丝中的Cr含量超过3.50％，则焊缝金属的Cr含量超过2.50％，因此将药芯焊丝中的Cr含量规定为3.50％以下。根据需要，也可以将Cr含量的上限规定为1.50％、1.00％、0.50％或0.10％。也可以不限制Cr含量的下限。因此，Cr含量的下限为0％。另一方面，在以提高焊缝金属的硬度的目的添加的情况下，为了得到此效果，也可以含有0.05％以上。
(Mo：0～1.50％)
如果药芯焊丝中的Mo含量超过1.50％，则焊缝金属的Mo含量超过1.00％，因此将药芯焊丝中的Mo含量规定为1.50％以下。为了提高韧性，也可以将Mo含量的上限规定为0.70％、0.50％、0.30％或0.20％。也可以不限制Mo含量的下限。因此，Mo含量的下限为0％。另一方面，在以提高焊缝金属硬度的目的添加的情况下，为了得到此效果也可以含有0.05％以上。
(Ti：0～0.150％)
如果药芯焊丝中的Ti含量超过0.150％，则焊缝金属的Ti含量超过0.100％，因此将药芯焊丝中的Ti含量规定为0.150％以下。为了提高韧性，也可以将Ti含量的上限规定为0.100％、0.080％或0.050％。也可以不限制Ti含量的下限。因此，Ti含量的下限为0％。为了改善韧性，也可以含有0.010％以上。
(Nb：0～0.15％)
如果药芯焊丝中的Nb含量超过0.15％，则焊缝金属的Nb含量超过0.10％，因此将药芯焊丝中的Nb含量规定为0.15％以下。为了提高韧性，也可以将Nb含量的上限规定为0.10％、0.08％或0.05％。也可以不限制Nb含量的下限。因此，Nb含量的下限为0％。为了提高焊缝金属的硬度，也可以含有0.01％以上。
(V：0～0.45％)
如果药芯焊丝中的V含量超过0.45％，则焊缝金属的V含量超过0.30％，因此将药芯焊丝中的V含量规定为0.45％以下。为了提高韧性，也可以将V含量的上限规定为0.25％、0.20％或0.15％。也可以不限制V含量的下限。因此，V含量的下限为0％。为了提高焊缝金属的硬度，也可以含有0.01％以上。
(B：0～0.0500％)
如果药芯焊丝中的B含量超过0.0500％，则焊缝金属的B含量超过0.0100％，因此将药芯焊丝中的B含量规定为0.0500％以下。为了提高韧性，也可以将B含量的上限规定为0.0400％、0.0200％、0.0100％或0.0050％。不需要限制B含量的下限，B含量的下限为0％。
(Mg：0～2.0％)
如果药芯焊丝中的Mg含量超过2.0％，则焊缝金属的Mg含量超过0.10％，因此将药芯焊丝中的Mg含量规定为2.0％以下。为了改善焊缝金属的韧性和延展性，也可以将Mg含量的上限规定为1.5％、1.0％、0.4％或0.2％。不需要限制Mg含量的下限，Mg含量的下限为0％。
(Ca：0～2.0％)
如果药芯焊丝中的Ca含量超过2.0％，则焊缝金属的Ca含量超过0.10％，因此将药芯焊丝中的Ca含量规定为2.0％以下。为了改善焊缝金属的韧性和延展性，也可以将Ca含量的上限规定为1.5％、1.0％、0.5％或0.3％。不需要限制Ca含量的下限，Ca含量的下限为0％。
(REM：0～0.0150％)
如果药芯焊丝中的REM含量超过0.0150％，则焊缝金属的REM含量超过0.0100％，因此将药芯焊丝中的REM含量规定为0.0150％以下。为了改善焊缝金属的韧性和延展性，也可以将REM含量的上限规定为0.0100％、0.0050％或0.0030％。不需要限制REM含量的下限，REM含量的下限为0％。
以上是有关本实施方式所涉及的药芯焊丝的化学组成的限定理由。关于其它剩余部分的合金的化学成分，以Fe为主成分的剩余部分也可以在不阻碍本实施方式所涉及的焊接接头的特性的范围内含有在制造过程等中混入的杂质。作为Fe成分，包含钢制外皮的Fe、添加到焊剂中的铁粉及合金成分中的Fe。将焊剂中的铁粉的含量相对于药芯焊丝的总质量以质量％计规定为低于10.0％。如果铁粉含量高，则有时氧量增高。根据需要，也可以将铁粉的含量规定为低于5.0％或低于1.0％。由于不需要含有铁粉，所以铁粉的含量的下限值为0％。
接着，对药芯焊丝的形态进行说明。
关于药芯焊丝，可大致区别为钢制外皮上无缝状的接缝的无缝焊丝(即钢制外皮的接缝被焊接的焊丝)和钢制外皮的接缝上具有缝状的间隙的具有接缝的焊丝。在本发明中可采用任一截面结构，但为了抑制焊缝金属的低温裂纹，优选规定为无缝状的接缝(无缝焊丝)。
焊接时侵入焊接部中的氢向焊缝金属内及钢材侧扩散，聚集在应力集中部而成为发生低温裂纹的原因。作为其氢源，可列举出焊接材料保有的水分、从大气中混入的水分、附着在钢表面的锈或氧化铁皮等，但在充分地管理焊接部的纯净性、气体保护的条件的焊接中，焊丝中主要以水分含有的氢成为焊接接头中存在的扩散性氢的主要原因。
因此，将钢制外皮形成无缝状的接缝的(无缝的)管，在从焊丝制造后到使用的期间，优选抑制大气中的氢从钢制外皮向焊剂中的侵入。在形成钢制外皮上具有缝状的接缝(具有接缝)的管时，大气中的水分容易从外皮的缝状的接缝(接缝部)侵入焊剂中，在此状态下，不能防止水分等氢源的侵入。所以，在制造后到使用的期间长时，优选将焊丝整体真空包装，或保存在能保持干燥状态的容器内。
此外，为了提高焊丝的进给性，有时在焊丝表面上涂布润滑油。从降低扩散性氢的观点出发，涂布在焊丝表面上的润滑油优选如全氟聚醚(PFPE)油那样的不含氢分的油。
本发明中使用的药芯焊丝可以通过与通常的药芯焊丝的制造方法同样的制造工序来制造。
也就是说，首先，准备成为外皮的钢带及按规定的含量配合了金属氟化物、合金成分、金属氧化物、金属碳酸盐及电弧稳定剂的焊剂。一边向长度方向输送钢带一边通过成形辊成形为开口管(U字型)而制成钢制外皮，在该成形中途从开口管的开口部供给焊剂，对开口部的相对的边缘面进行对接缝焊。对通过焊接得到的无接缝管进行拉丝，在拉丝中途或拉丝工序结束后进行退火处理，得到具有所希望的线径的无缝状的接缝(无缝)的焊丝。此外，对于具有缝状的接缝(具有接缝)的焊丝，可通过在从开口管的开口部供给焊剂后，形成未进行缝焊的有接缝的管，然后对其进行拉丝，从而来获得。将通过对接缝焊所制作的无缝状间隙的焊丝切断，其断面见图3A。如果对该断面进行研磨并浸蚀，可观察到焊接痕迹，但如不进行浸蚀则不能观察到焊接痕迹。因此，有时称为无缝。在焊接学会编“新版焊接·接合技术入门”(2008年)产报出版，p.111中记载为无缝型。如图3B所示，对接后通过锡焊，或如图3C所示铆接后即使锡焊，也可得到无缝状的间隙的焊丝。在图3B、图3C中，未进行锡焊的原状的焊丝为具有缝状的间隙的焊丝。
在本发明中，对上述钢板，使用符合上述条件的药芯焊丝来进行利用气体保护弧焊的多层堆焊，形成符合上述条件的焊缝金属，由此可达到目的，气体保护弧焊的方法没有特别的限定，可采用通常所用的方法。例如，作为保护气体，除100％CO2气体以外，还可使用Ar气和3～20vol％的CO2气体的混合气体等。可将保护气体的流量规定为通常的条件，即大约15～30L/min。
此外，关于电流、电压等焊接条件，例如电流为200～350A、电压为25～35V等。也可以以焊接线能量达到10～50kJ/cm的方式控制焊接速度。
制造的焊接接头的形状可根据用途等来决定，没有特别的限定。可适用于通常的对接接头、角接头、T接头等形成坡口的焊接接头。所以，关于被焊接的钢板的形状，只要至少形成焊接接头的部分为板状即可，整体也可以不是板状，例如也包括型钢等。此外，并不限定于由分开的钢板构成，也可以是将1块钢板成形成管状等规定的形状的对接焊接接头。
实施例
接着，通过实施例对本实施方式所涉及的焊接接头的可实施性及效果进行说明。
使用含有表1所示的成分的钢板作为母材。此外，焊接的垫板使用与母材相同的钢板。
一边向长度方向输送钢带一边通过成形辊成形成开口管，在该成形中途从开口管的开口部供给焊剂，通过将与开口部相对的边缘面进行对接缝焊而形成无缝状的接缝的管，在经过造管的焊丝的拉丝作业的中途施加退火，制作最终的焊丝直径为φ1.2mm的药芯焊丝。此外，将一部分形成未进行缝焊的具有缝状的接缝的管，通过对其进行拉丝来制作焊丝直径为φ1.2mm的药芯焊丝。在具有缝状的间隙的焊丝时，直到进行焊接施工，将焊丝整体真空包装而保存在可保持干燥状态的容器内。
按以下对试制的药芯焊丝的化学成分进行分析。首先，从药芯焊丝中取出填充的焊剂，将药芯焊丝分为钢制外皮和焊剂。钢制外皮的化学成分是通过化学分析来测定各金属成分的含量而求出的。焊剂的化学成分的分析按以下步骤进行。首先通过X射线衍射及荧光X射线分析对焊剂的构成物及成分进行定量评价。然后，采用浮游选矿及磁力选矿等选矿法将焊剂分离成熔渣部分和合金部分，通过化学分析及气体分析等对各个化学成分进行分析。试制的药芯焊丝的化学组成示于表2-1-1～表2-2、表3-1-1～表3-2。
采用该药芯焊丝，将上述母材以焊根间隙16mm、坡口角度20°对接，使用垫板，按表4-1-1～表4-2-3所示的焊接条件实施焊接。对母材的坡口面及垫板的表面，采用进行试验的药芯焊丝，实施2层以上且堆高高度3mm以上的预堆边焊。
这里，作为Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物，分别使用TiO2、SiO2、MgO、Al2O3。在表2-2、表2-4中，所谓金属碳酸盐为CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3。
得到的焊缝金属的化学组成分析结果示于表5-1-1、表5-1-2、表5-2-1、表5-2-2、表5-2-4、表5-2-5。从该焊缝金属上，将与焊接方向垂直的截面研磨，采集所得到的试样，在10个点测定焊缝金属的表面下1mm的位置的维氏硬度，从SAE J417(1983年)硬度换算表换算成布氏硬度。此外，采用基于JIS Z3111(2005年)的4号夏比冲击试验片(2mmV型切口)，测定焊缝金属的－40℃时的夏比冲击吸收功。将该－40℃时的吸收功为27J以上的规定为合格。
得到的硬度及夏比冲击试验的结果示于表5-1-3、表5-2-3、表5-2-6。
此外，对分别通过相同的焊接条件得到的焊接接头进行低温裂纹试验和扩散性氢量测定试验。低温裂纹试验按照JIS Z3158(y形焊接裂纹试验方法，1993年)，在室温(25℃)下实施试验，将表面及截面没有裂纹的规定为合格。扩散性氢量测定试验按照基于JISZ3118(钢焊接部的氢量测定方法，2007年)的气相色谱法实施。将该扩散性氢量低于1.0ml/100g的规定为合格。
其结果分别示于表5-1-3、表5-2-3、表5-2-6。
将焊接中显著发生烟尘或熔渣的水准判定为焊接作业性不良。将烟尘、熔渣的发生都少的水准判定为焊接作业性良好。其结果分别示于表5-1-3、表5-2-3、表5-2-6。
如表5-1-3的试验结果所示，本发明例的实施例1～54的焊缝金属在硬度、韧性、耐低温裂纹性、焊接作业性方面都优异，为合格。
另一方面，如表5-2-3、表5-2-6的试验结果中所示，比较例101～165的焊缝金属由于没有满足本发明所规定的要件，因此硬度、韧性、耐低温裂纹性、焊接作业性中的至少1个以上为不合格。表5-2-1～表5-2-6的比较例中的带下划线的数字表示在本发明范围外。
表5-1-1
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-1-2
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-1-3
表5-2-1
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-2-2
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-2-3
表5-2-4
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-2-5
注1：剩余部分：Fe及杂质
表5-2-6
产业上的可利用性
根据本发明，在采用C的含量高且表面硬度为HV380以上且HV693以下这样的高硬度钢板作为母材的焊接接头中，可以即使不进行预热也不会发生低温裂纹地得到表面硬度为HV337以上且HV533以下、耐磨损性优异的焊缝金属或表面硬度为HV380以上且HV533以下、耐磨损性优异的焊缝金属，所以能够显著提高焊接施工效率，在产业界中的价值非常高。

Claims (9)

1.一种焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV为380以上且514以下、板厚为20～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，维氏硬度HV超过514且565以下、板厚为12～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为6～12mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，
所述焊接接头的制造方法的特征在于：其满足下述(a)～(c)中的全部：
(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的温度为10℃以上时不进行预热作业，在所述钢板的温度低于10℃时按照使所述钢板的温度达到10℃以上的方式进行所述预热作业；
(b)对于所述药芯焊丝，
在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，
在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，
所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，
所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，
所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，
CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，
除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：
C：0.010％以上且低于0.060％、
Si：0.05～1.80％、
Mn：0.50～4.00％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
Al：0.005～0.150％、
Cu：0～0.75％、
Ni：0％以上且低于1.00％、
Cr：0～3.50％、
Mo：0～1.50％、
Ti：0～0.150％、
Nb：0～0.15％、
V：0～0.45％、
B：0～0.0500％、
Mg：0～2.0％、
Ca：0～2.0％、
REM：0～0.0150％、
剩余部分：Fe及杂质；
(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成以质量％计含有：
C：0.100～0.170％、
Si：0.05～0.80％、
Mn：0.20～2.50％、
Al：0.0050～0.1000％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
N：0.015％以下、
Cu：0～0.50％、
Ni：0％以上且低于0.70％、
Cr：0～2.50％、
Mo：0～1.00％、
Ti：0～0.100％、
Nb：0～0.100％、
V：0～0.30％、
B：0～0.0100％、
O：0～0.100％、
Mg：0～0.100％、
Ca：0～0.100％、
REM：0～0.0100％、
剩余部分：Fe及杂质，
所述焊缝金属的按下述式1计算的CEN为0.20～0.58质量％，
所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为337～440，
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
2.一种焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV为380以上且514以下、板厚为20～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，维氏硬度HV超过514且565以下、板厚为12～100mm、C的含量为0.120～0.300质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.75质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为6～12mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下述式1计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，
所述焊接接头的制造方法的特征在于：其满足下述(a)～(c)中的全部：
(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的温度为10℃以上时不进行预热作业，在所述钢板的温度低于10℃时按照使所述钢板的温度达到10℃以上的方式进行所述预热作业；
(b)对于所述药芯焊丝，
在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，
在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，
所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，
所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，
所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，
CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，
除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：
C：0.060～0.350％、
Si：0.05～1.80％、
Mn：0.50～4.00％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
Al：0.005～0.150％、
Cu：0～0.75％、
Ni：0％以上且低于1.00％、
Cr：0～3.50％、
Mo：0～1.50％、
Ti：0～0.150％、
Nb：0～0.15％、
V：0～0.45％、
B：0～0.0500％、
Mg：0～2.0％、
Ca：0～2.0％、
REM：0～0.0150％、
剩余部分：Fe及杂质；
(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成以质量％计含有：
C：0.120～0.250％、
Si：0.05～0.80％、
Mn：0.20～2.50％、
Al：0.0050～0.1000％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
N：0.015％以下、
Cu：0～0.50％、
Ni：0％以上且低于0.70％、
Cr：0～2.50％、
Mo：0～1.00％、
Ti：0～0.100％、
Nb：0～0.100％、
V：0～0.30％、
B：0～0.0100％、
O：0～0.100％、
Mg：0～0.100％、
Ca：0～0.100％、
REM：0～0.0100％、
剩余部分：Fe及杂质，
所述焊缝金属的按下述式1计算的CEN为0.20～0.58质量％，
所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为380～533，
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式1)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
3.一种焊接接头的制造方法，其是使用在钢制外皮中填充了焊剂的药芯焊丝，对下述钢板中的任一种进行气体保护弧焊，从而制造焊接接头的方法，所述钢板为：维氏硬度HV超过565且693以下、板厚为12～20mm、C的含量为0.350～0.450质量％、按下式2计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，以及维氏硬度HV超过565且693以下、板厚超过20mm且50mm以下、C的含量为0.350～0.450质量％、按下式2计算的CEN为0.20～0.85质量％的钢板，
所述焊接接头的制造方法的特征在于：其满足下述(a)～(c)中的全部：
(a)在所述气体保护弧焊时，在所述钢板的所述板厚为20mm以下时，按照使所述钢板的温度达到100℃以上的方式进行预热作业，在所述钢板的所述板厚超过20mm时，按照使所述钢板的温度达到150℃以上的方式进行所述预热作业；
(b)对于所述药芯焊丝，
在含有CaF2、BaF2、SrF2、MgF2中的1种以上，将其含量的合计设为α时，所述α相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为3.3～8.0％，
在含有Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物、Al氧化物中的1种以上，将其含量的合计设为β时，所述β相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.10～1.50％，
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3的含量的合计相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.60％，
所述焊剂中的铁粉的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于10.0％，
所述CaF2的含量相对于所述α的比为0.90以上，
所述α相对于所述β的比为3.0以上且80.0以下，
CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计低于0.20％，
除了金属氟化物、金属氧化物及金属碳酸盐之外，所述药芯焊丝中的化学成分相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计含有：
C：0.060～0.350％、
Si：0.05～1.80％、
Mn：0.50～4.00％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
Al：0.005～0.150％、
Cu：0～0.75％、
Ni：0％以上且低于1.00％、
Cr：0～3.50％、
Mo：0～1.50％、
Ti：0～0.150％、
Nb：0～0.15％、
V：0～0.45％、
B：0～0.0500％、
Mg：0～2.0％、
Ca：0～2.0％、
REM：0～0.0150％、
剩余部分：Fe及杂质；
(c)所述焊接接头的焊缝金属的化学组成以质量％计含有：
C：0.120～0.250％、
Si：0.05～0.80％、
Mn：0.20～2.50％、
Al：0.0050～0.1000％、
P：0.050％以下、
S：0.020％以下、
N：0.015％以下、
Cu：0～0.50％、
Ni：0％以上且低于0.70％、
Cr：0～2.50％、
Mo：0～1.00％、
Ti：0～0.100％、
Nb：0～0.100％、
V：0～0.30％、
B：0～0.0100％、
O：0～0.100％、
Mg：0～0.100％、
Ca：0～0.100％、
REM：0～0.0100％、
剩余部分：Fe及杂质，
所述焊缝金属的按下式2计算的CEN为0.20～0.58质量％，
所述焊缝金属的表面下1mm的平均维氏硬度HV为380～533，
CEN＝[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]－0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) (式2)
其中，带有[]的元素表示各个元素的以质量％计的含量。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：所述药芯焊丝中的所述CaO的含量相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为0.15％以下。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：除所述金属氟化物、所述金属氧化物及所述金属碳酸盐以外，所述药芯焊丝中的所述化学组成相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为：
Ni：0～0.1％。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：除所述金属氟化物、所述金属氧化物及所述金属碳酸盐以外，所述药芯焊丝中的所述化学组成相对于所述药芯焊丝的总质量以质量％计为：
Cu：0～0.50％、
Cr：0～1.00％、
Mo：0～0.50％、
Ti：0～0.050％、
Nb：0～0.05％。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：所述药芯焊丝的所述钢制外皮上没有缝状的间隙。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：所述药芯焊丝的所述钢制外皮上具有缝状的间隙。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于：在所述药芯焊丝的表面上涂布有全氟聚醚油。
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