KR102639546B1

KR102639546B1 - 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 가스 메탈 아크 용접 방법

Info

Publication number: KR102639546B1
Application number: KR1020217033873A
Authority: KR
Inventors: 다이치 이즈미; 아츠시 다카다; 나오키 다카야마; 케이지 우에다; 켄 야마시타; 펭 한
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-03-19
Also published as: JPWO2020203336A1; CN113613827B; TW202043504A; JP6978614B2; KR20210138102A; WO2020203336A1; CN113613827A; TWI744838B

Abstract

본 발명은, 고Mn 강재용의 용접 재료로서 적합한 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 그를 이용한 가스 메탈 아크 용접 방법을 제공한다. 상기 솔리드 와이어는, 질량％로, C: 0.20∼0.80％, Si: 0.15∼0.90％, Mn: 17.0∼28.0％, P: 0.030％ 이하, S: 0.030％ 이하, Ni: 0.01∼10.0％, Cr: 0.4∼1.9％, B: 0.0010∼0.0050％를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo로 정의되는 SFE가 17∼57(mJ/㎡)의 범위를 만족하는 조성을 갖는다. 본 발명 솔리드 와이어는, 와이어 제조성이 우수하고, 또한 용접 시에 용접 균열의 발생이 없어 내고온 균열성이 우수하고, 가스 메탈 아크 용접에 이용함으로써, 고강도 고연성이고 또한 극저온 충격 인성이 우수한 용접 조인트부를 용이하게 제조할 수 있다.

Description

가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 가스 메탈 아크 용접 방법

본 발명은, 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 가스 메탈 아크 용접 방법에 관한 것으로, 특히, 극저온 환경하에서 사용되는 고Mn 함유 강재 용접용 솔리드 와이어 및 그를 이용한 가스 메탈 아크 용접 방법에 관한 것이다.

최근, 환경에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 액화 천연가스(이하, LNG라고도 함)는, 황을 포함하지 않기 때문에, 황화 산화물 등의 대기 오염 물질을 발생시키지 않는 깨끗한 연료라고 하여, 그 수요가 증가하고 있다. LNG의 수송 또는 보관을 위해, LNG를 수송 또는 저장하는 용기(탱크)는, LNG의 액화 온도인 －162℃ 이하의 온도에서, 우수한 극저온 충격 인성을 유지(保持)하는 것이 요구되고 있다.

그리고, 우수한 극저온 충격 인성을 유지하는 것의 필요성으로부터, 용기(탱크) 등의 재료용으로서, 종래부터, 알루미늄 합금, 9％ Ni강, 오스테나이트계 스테인리스강 등이, 이용되어 왔다.

그러나, 알루미늄 합금은, 인장 강도가 낮기 때문에, 구조물의 판두께를 크게 설계할 필요가 있고, 또한 용접성이 나쁘다는 문제가 있다. 또한, 9％ Ni강은, 용접 재료로서 고가인 Ni기 재료를 이용하는 것이 필요하기 때문에, 경제적으로 불리해진다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강은, 고가이고, 모재 강도도 낮다는 문제가 있다.

이러한 문제로부터, LNG를 수송 또는 저장하는 용기(탱크)용의 재료로서, 최근에는, 질량％로, Mn을 10∼35％ 정도 함유하는 고Mn 함유강(이하, 고Mn강이라고도 함)의 적용이 검토되고 있다. 고Mn강은, 극저온에 있어서도, 오스테나이트상(相)이고, 취성 파괴가 발생하지 않고, 또한 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여, 높은 강도를 갖는다는 특징이 있다. 그래서, 이러한 고Mn 함유 강재를 안정적으로 용접할 수 있는 용접 재료의 개발이 요망되어 왔다.

이러한 요망에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에는, 「서브 머지 아크 용접 및 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어」가 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 솔리드 와이어는, 중량％로, C: 0.15∼0.8％, Si: 0.5∼1.5％, Mn: 15∼32％, Cr: 5.5％ 이하, Mo: 1.5∼3％, S: 0.025％ 이하, P: 0.025％ 이하, B: 0.01％ 이하, Ti: 0.05∼1.2％, N: 0.005∼0.5％를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 솔리드 와이어이다. 특허문헌 1에 기재된 솔리드 와이어를 이용하여 용접하면, 시험 온도: －196℃에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 32J 이상의 우수한 충격 인성을 갖는 용접 조인트부를 확보할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 「극저온 충격 인성이 우수한 고강도 용접 조인트부 및 이를 위한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어」가 제안되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어는, 중량％로, C: 0.15∼0.8％, Si: 0.2∼1.2％, Mn: 15∼34％, Cr: 6％ 이하, Mo: 1.5∼4％, S: 0.02％ 이하, P: 0.02％ 이하, B: 0.01％ 이하, Ti: 0.09∼0.5％, N: 0.001∼0.3％, TiO₂: 4∼15％, SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃ 중으로부터 선택된 1종 이상의 합계: 0.01∼9％, K, Na 및 Li 중으로부터 선택된 1종 이상의 합계: 0.5∼1.7％, F와 Ca 중 1종 이상: 0.2∼1.5％, 잔부 Fe 및 그 외의 불가피적 불순물을 포함하는 조성을 갖는 와이어이다. 특허문헌 2에 기재된 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어를 이용하여 용접하면, －196℃에서 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28J 이상의 우수한 저온 인성 및 상온(常溫) 인장 강도가 400㎫ 이상의 고강도를 갖는 용접 조인트부가 효과적으로 얻어지고, 또한, 와이어 조성을 Mo: 1.5％ 이상으로 조정하고 있어, 우수한 내고온 균열성을 갖는 용접 조인트부를 확보할 수 있다고 되어 있다.

한국등록특허 제10-1560899호 공보 일본공표특허공보 2017-502842호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 용접 입열량: 0.9kJ/㎜로 용접 시공된 용접부에 대해서, 시험 온도: －196℃에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 32J 이상을 만족하는 극저온 충격 인성을 갖는 것이 확인되고 있을 뿐이다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 실시공 용접 시에 있어서와 같은 여러 가지의 용접 조건으로 용접 시공한 경우, 극저온 환경하에서 용접부에 취성 파괴가 발생할 우려가 있는 것을 인식했다. 그렇다는 것은, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 실시공 용접 시에 있어서와 같은 여러 가지의 용접 조건으로 용접했을 때에, 용접부의 조대화한 덴드라이트 아암으로 용질 원소가 희박해져 오스테나이트의 안정성이 저하하는 경우가 있어, 그러한 경우에는, 극저온 환경하에서, 용접 조인트부에 취성 파괴가 발생하는 것이 우려된다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 플럭스 코어드 와이어이기 때문에, 용접 시에 흄(fume)의 발생량이 많아져, 용접자가 흄량이 많은 환경하에 노출된다는 문제가 있었다. 또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 플럭스 코어드 와이어를 대신하여 솔리드 와이어로 하고, 탄화물 형성 원소나 B 함유량을 저감한 조성으로 하여, 솔리드 와이어의 제조성을 높임으로써, 이 문제는 회피할 수 있는 것을 인식했다.

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 해결하여, 극저온 환경하에서 사용되는 고Mn 함유 강재용의 용접 재료로서 적합한, 고강도 고연성과, 우수한 극저온 충격 인성을 겸비한 용접 조인트부를 제작할 수 있는, 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 그를 이용한 가스 메탈 아크 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 여기에서 말하는 「고강도 고연성」이란, 가스 메탈 아크 용접에 의해 JIS Z 3111의 규정에 준거하여 제작한 용착 금속(용접 금속)의 상온 항복 강도(0.2％ 내력)가 400㎫ 이상, 인장 강도가 660㎫ 이상, 전체 신장이 40％ 이상인 것을 말하는 것으로 한다. 또한, 「우수한 극저온 충격 인성」이란, 가스 메탈 아크 용접에 의해 JIS Z 3111의 규정에 준거하여 제작한 용착 금속(용접 금속)의, 시험 온도: －196℃에서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지 vE_－196이 28J 이상이고, 취성 파면율이 10％ 이하인 것을 말하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 용착 금속의 극저온 충격 인성에 미치는 솔리드 와이어의 조성의 영향에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 용착 금속의 극저온 충격 인성을 높여, 취성 파괴의 발생을 방지하기 위해서는, 우선, 오스테나이트의 안정도를 충분히 높일 필요가 있는 것을 인식했다. 그리고, 본 발명자들은, 함유하는 합금 원소량과의 관련으로, 다음 (1)식

SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)

(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％))

으로 정의되는 SFE값이, 오스테나이트의 안정도의 지표로서 유효한 것을 인식했다.

그리고, 본 발명자들은, 상기한 SFE가 17∼57(mJ/㎡)의 범위를 만족하는 조성의 솔리드 와이어이면, 용접 시 형성되는 오스테나이트가 안정화되어, JIS Z 3111의 규정에 준거하여 소정의 용접 조건으로 제작된 용착 금속이, 소망하는 고강도 고연성과, 소망하는 우수한 극저온 충격 인성을 겸비한 용착 금속이 되는 것을 인식했다.

그리고, 추가로, 솔리드 와이어의 조성을, 특히, C를 0.20∼0.80％로, Si를 0.15∼0.90％로 조정하고, 추가로 Mn을 15.0∼28.0％, Ni를 0.01∼10.0％, Cr을 0.4∼1.9％, B를 0.0010∼0.0050％의 특정 범위로 조정하고, 탄화물 형성 원소인 V, Ti, Nb를 각각 0.5％ 이하의 특정 범위로 조정함으로써, 신선(伸線) 가공 시의 균열 등의 결함 발생이 없고 솔리드 와이어의 제조성이 우수한 솔리드 와이어가 되는 것을 인식했다.

또한, 본 발명자들은, 용접 응고 시에 형성되는 덴드라이트는 용질 원소를 배출하면서 성장하기 때문에, 용질 원소가 희박해지는 마이크로한 영역이 형성되고, 그 때문에, 오스테나이트의 안정도가 저하하는 것에 상도하여, 용접 시의 냉각 속도를 조정하는 것에 상도했다. 이에 따라, 덴드라이트 아암의 조대화를 방지하여, 용질 원소의 토출량을 저감하고, 용질 원소가 희박해지는 마이크로한 영역이 좁아져, 마이크로한 영역에 있어서도 오스테나이트의 안정화를 도모할 수 있는 것, 그에 따라, 용착 금속의 극저온 충격 인성이 더욱 향상하여, 용접 조인트부의 취성 파괴의 발생을 방지할 수 있는 것을 인식했다.

본 발명은, 상기한 인식에 기초하여, 추가로 검토를 더하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량％로,

C: 0.20∼0.80％,

Si: 0.15∼0.90％,

Mn: 15.0∼28.0％,

P: 0.030％ 이하,

S: 0.030％ 이하,

Ni: 0.01∼10.0％,

Cr: 0.4∼1.9％,

B: 0.0010∼0.0050％

를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한, 다음 (1)식

SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)

(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％))

으로 정의되는 SFE가 17∼57(mJ/㎡)을 만족하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 조성이, 추가로, 질량％로, V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하, Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 조성이, 추가로, 질량％로, Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성이, 추가로, 질량％로, Mo: 3.5％ 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.

(5) 고Mn 함유 강재를, 솔리드 와이어를 이용한 가스 메탈 아크 용접에 의해, 용접 금속을 형성하여 접합하는 가스 메탈 아크 용접 방법으로서,

상기 솔리드 와이어가, 질량％로,

C: 0.20∼0.80％,

Si: 0.15∼0.90％,

Mn: 15.0∼28.0％,

P: 0.030％ 이하,

S: 0.030％ 이하,

Ni: 0.01∼10.0％,

Cr: 0.4∼1.9％,

B: 0.0010∼0.0050％

SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)

(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％))

으로 정의되는 SFE가 17∼57(mJ/㎡)을 만족하는 조성을 갖고,

상기 가스 메탈 아크 용접을, 1300∼1200℃의 온도 범위의 냉각 속도 CR(℃/s)이 [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]: 20∼70을 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는, 가스 메탈 아크 용접 방법.

(6) 상기 (5)에 있어서, 상기 솔리드 와이어가, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하, Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접 방법.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 있어서, 상기 솔리드 와이어가, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접 방법.

(8) 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 솔리드 와이어가, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Mo: 3.5％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접 방법.

본 발명에 의하면, 와이어 제조성이 우수하고, 추가로, 고Mn 함유 강재의 용접 재료로서, 고강도이고 또한 극저온 인성이 우수한 용접 조인트부를 용이하게 제조할 수 있는, 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 및 그를 이용한 가스 메탈 아크 용접 방법을 제공할 수 있어, 산업상 현격한 효과를 가져온다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명 솔리드 와이어는, 고Mn 함유 강재의 가스 메탈 아크 용접용으로서 적합한, 솔리드 와이어이다. 본 발명 솔리드 와이어는, 가스 메탈 아크 용접에 의해 JIS Z 3111에 준거하여 제작한 용착 금속(용접 금속)이, 상온에 있어서의 0.2％ 내력으로 400㎫ 이상, 인장 강도로 660㎫ 이상, 전체 신장으로 40％ 이상의 고강도 고연성과, 시험 온도: －196℃에서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지가 28J 이상, 취성 파면율이 10％ 이하인, 우수한 극저온 인성을 겸비할 수 있고, 고강도 고연성으로 극저온 인성이 우수한 용접 조인트부를 제작할 수 있는 용접 재료이다.

본 발명 솔리드 와이어는, 기본 조성으로서, 질량％로, C: 0.20∼0.80％, Si: 0.15∼0.90％, Mn: 15.0∼28.0％, P: 0.030％ 이하, S: 0.030％ 이하, Ni: 0.01∼10.0％, Cr: 0.4∼1.9％, B: 0.0010∼0.0050％를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한, 다음 (1)식

SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)

(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％))

으로 정의되는 SFE가 17∼57(mJ/㎡)을 만족하는 조성을 갖는다.

우선, 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하, 조성에 있어서의 「질량％」는, 간단히 「％」로 기재한다.

C: 0.20∼0.80％

C는, 고용 강화에 의해, 용접 금속의 강도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이다. 또한, C는, 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.20％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.80％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 석출되고, 극저온 충격 인성이 저하되고, 추가로, 용접 시의 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, C는 0.20∼0.80％의 범위로 한정했다. 바람직하게는, 0.30∼0.70％이다.

Si: 0.15∼0.90％

Si는, 탈산제로서 작용하여, Mn의 수율을 높임과 함께, 용융 금속의 점성을 높여, 비드 형상을 안정적으로 유지하고, 스퍼터의 발생을 저감하는 효과가 있다. 그러한 효과를 얻기 위해서는, Si는 0.15％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.90％를 초과하여 Si를 함유하면, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 또한, 응고 시에 편석되어, 응고셀(solidified shell) 계면에 액상을 생성하고, 내고온 균열성을 저하시킨다. 그 때문에, Si는 0.15∼0.90％의 범위로 한정했다. 바람직하게는 0.20∼0.70％이다.

Mn: 15.0∼28.0％

Mn은, 염가로, 오스테나이트상을 안정화하는 원소로서, 본 발명에서는 15.0％ 이상의 함유를 필요로 한다. Mn이 15.0％ 미만에서는, 용접 금속(용착 금속) 중의 Mn 희박부에 ε-마르텐사이트가 생성되어, 극저온에서의 인성이 현저하게 저하한다. 한편, Mn을 28.0％를 초과하여 함유해도, 극저온 충격 인성을 개선하는 효과가 포화할 뿐만 아니라, 응고 시에 과도의 Mn 편석이 발생하여, 고온 균열을 유발한다. 그 때문에, Mn은 15.0∼28.0％의 범위로 제한했다. 바람직하게는 18.0∼25.0％이다.

P: 0.030％ 이하

P는, 결정 입계에 편석되어, 고온 균열을 유발함과 함께, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 저하시키는 원소로서, 본 발명에서는, 불순물 원소로서 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.030％ 이하이면, 허용할 수 있다. 그 때문에, P는 0.030％ 이하로 한정했다. 바람직하게는 0.02％ 이하이다. 한편, 과도의 P 저감은, 정련 비용의 급등을 초래한다. 그 때문에, P는 0.003％ 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.

S: 0.030％ 이하

S는, 용접 금속(용착 금속) 중에서는, 황화물계 개재물 MnS로서 존재한다. MnS는, 파괴의 발생 기점이 되기 때문에, 극저온 인성을 저하시킨다. 그 때문에, S는 0.030％ 이하로 한정했다. 바람직하게는 0.02％ 이하이다. 한편, 과도의 S 저감은, 정련 비용의 급등을 초래한다. 그 때문에, S는 0.001％ 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.

Ni: 0.01∼10.0％

Ni는, 오스테나이트 입계를 강화하는 원소로서, 입계에 편석되어, 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 또한, Ni는 전위의 이동도(易動度)를 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Ni는 0.01％ 이상의 함유를 필요로 한다. 또한, Ni는, 오스테나이트상을 안정화하는 효과도 있기 때문에, 더욱 함유량을 증가하면, 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속(용착 금속)의 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 그러나, Ni는 고가인 원소로서, 10.0％를 초과하는 함유는, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Ni는 0.01∼10.0％로 한정했다. 바람직하게는 1.0∼8.0％ 이며, 보다 바람직하게는 2.0∼7.0％이다.

Cr: 0.4∼1.9％

Cr은, 극저온에서는 오스테나이트상을 안정화시킴과 함께, 입계 강도를 향상시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시키는 작용을 갖는다. 또한, Cr은, 용접 금속의 강도를 향상시키는 작용도 갖는다. 또한, Cr은, 용융 금속의 액상선을 높이고, 고온 균열의 발생을 억제하는 데에 유효하게 작용한다. 추가로, Cr은, 용접 금속의 내식성을 높이는 데에도 유효하게 작용한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Cr은 0.4％ 이상의 함유를 필요로 한다. Cr이 0.4％ 미만에서는, 상기한 효과를 확보할 수 없다. 한편, 1.9％를 초과하여 함유하면, 냉각 속도가 느린 경우에 오스테나이트 입계에 Cr 탄화물이 생성되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 추가로, Cr 탄화물의 생성에 의해, 와이어 신선 시의 가공성이 저하한다. 그 때문에, Cr은 0.4∼1.9％의 범위로 한정했다. 바람직하게는, 0.5∼1.8％이다.

B: 0.0010％∼0.0050％

B는, 오스테나이트 입계에 편석함으로써, 입계 강도를 향상시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시키는 작용을 갖는다. 또한, 입계 강도의 향상에 수반하여, 신선 가공 시의 파단을 방지하는 작용도 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해, B는 0.0010％ 이상의 함유를 필요로 한다. B가 0.0010％ 미만에서는, 상기한 효과를 확보할 수 없다. 한편, 0.0050％를 초과하여 함유하면, 불가피적 불순물로서 혼입되어 있는 N과 결합하여, 질화 붕소를 오스테나이트 입계에 형성하고, 입계 강도를 저하시킨다. 이 입계 강도의 저하에 의해, 와이어의 신선 가공 시에, 오스테나이트 입계가 파괴 발생 기점이 되어, 단선을 일으키게 하여, 신선 가공성이 저하되고, 와이어의 제조성을 저하시킨다. 그 때문에, B는 0.0010∼0.0050％의 범위로 한정했다. 바람직하게는, 0.0011∼0.0030％이다.

본 발명 솔리드 와이어에서는, 상기한 성분을 기본의 성분으로 한다.

용접 금속(용착 금속)의 극저온 충격 인성을 향상하기 위해서는, 오스테나이트의 안정도를 높여, 용접 금속의 취성 파괴의 발생을 억제하는 것이 필요하다. 그 때문에, 본 발명 솔리드 와이어에서는, 다음 (1)식

SFE(mJ/㎡)＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)

(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％))

으로 정의되는 SFE(Stacking Fault Energy)가 17∼57(mJ/㎡)을 만족하도록, 상기한 각 성분의 함유 범위 내에서 각 성분의 함유량을 조정한다. SFE는, 본 발명에서 거시적인 오스테나이트의 안정도의 지표로서 채용한 값으로서, Ni, Cr, Mn, Mo의 각 함유량으로부터 (1)식으로 정의된다. SFE가 17(mJ/㎡) 미만에서는, 오스테나이트의 안정도가 낮아, 소망하는 극저온 충격 인성을 만족할 수 없다. 한편, SFE가 57(mJ/㎡)을 초과하면, 인장 시험 시의 가공 경화능이 저하되어, 소망하는 인장 강도를 만족할 수 없다. 이 때문에, (1)식으로 정의되는 SFE는 17∼57(mJ/㎡)의 범위로 한정했다. 바람직하게는 20∼55(mJ/㎡)이다. 또한, (1)식에 기재된 원소를 함유하지 않는 경우에는, 당해 원소의 함유량은 0으로하여, (1)식의 값 SFE를 산출하는 것으로 한다.

본 발명 솔리드 와이어에서는, 상기한 기본의 성분에 더하여 추가로, 필요에 따라서, 임의 성분으로서, V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하 및 Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 및/또는, Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상 및/또는, Mo: 3.5％ 이하를 선택하여 함유할 수 있다.

V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하 및 Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하

V, Ti, Nb는 모두, 탄화물을 형성하고, 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 선택하여 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 함유할 수 있다.

V: 0.5％ 이하

V는, 탄화물 형성 원소로서, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 조대화하고, 솔리드 와이어의 신선 가공 시에 균열의 발생 기점이 되어, 신선 가공성이 저하되고, 와이어의 제조성을 저하시킨다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, V는 0.5％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.5％ 이하

Ti는, 탄화물 형성 원소로서, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 또한, Ti는, 용접 금속의 응고셀 계면에 탄화물을 석출시켜, 고온 균열의 발생 억제에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Ti: 0.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 조대화하고, 솔리드 와이어의 신선 가공 시의 균열의 발생 기점이 되어, 신선 가공성을 저하시켜, 와이어의 제조성을 저하시킨다. 또한, Ti를 0.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 조대화하고, 결정립의 미세화가 억제되어, 극저온 충격 인성이 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Ti는 0.5％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.5％ 이하

Nb는, 탄화물 형성 원소로서, 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 또한, Nb는, 용접 금속의 응고셀 계면에 탄화물을 석출시켜, 고온 균열의 발생 억제에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb가 0.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 조대화하고, 솔리드 와이어의 신선 가공 시에 균열의 발생 기점이 되어, 신선 가공성이 저하되고, 와이어의 제조성을 저하시킨다. 또한, Nb가 0.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 조대화하고, 결정립의 미세화가 억제되어, 극저온 충격 인성도 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Nb는 0.5％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또한 V, Ti, Nb는, 합계로 1.0％를 초과하여 다량으로 함유하면, 와이어의 제조성, 극저온 충격 인성이 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우는, V, Ti, Nb는, 합계로 1.0％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상

Cu는 오스테나이트 안정화에 기여하는 원소이고, Al은 용접 작업성을 향상시키는 원소이고, Ca, REM은 가공성 향상에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 선택하여 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있다.

Cu: 1.0％ 이하

Cu는, 오스테나이트상을 안정화하는 원소로서, 극저온에서도 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속(용착 금속)의 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 1.0％를 초과하여 다량으로 함유하면, 열간 연성이 저하되어, 와이어의 제조성이 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Cu는 1.0％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Al: 0.10％ 이하

Al은, 탈산제로서 작용하여, 용융 금속의 점성을 높여, 비드 형상을 안정적으로 유지하고, 스퍼터의 발생을 저감하는 중요한 작용을 갖는다. 또한, Al은, 용융 금속의 액상선 온도를 높여, 용접 금속의 고온 균열 발생의 억제에 기여한다. 이러한 효과는, 0.005％ 이상의 함유에서 현저해지기 때문에, 0.005％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.10％를 초과하여 함유하면, 용융 금속의 점성이 지나치게 높아져, 반대로, 스퍼터의 증가나, 비드가 확대되지 않고 융합 불량 등의 결함이 증가한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Al은 0.10％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005∼0.04％이다.

Ca: 0.01％ 이하

Ca는, 용융 금속 중에서 S와 결합하여, 고융점의 황화물 CaS를 형성한다. CaS는, MnS보다도 고융점이기 때문에, 솔리드 와이어의 열간 가공 시에 압연 방향으로 진전하지 않고 구형(球形)을 유지하여, 솔리드 와이어의 가공성 향상에 유리하게 작용한다. 이러한 효과는 0.001％ 이상의 함유에서 현저해진다. 한편, 0.01％를 초과하여 함유하면, 용접 시에 아크에 흐트러짐이 발생하여, 안정적인 용접이 곤란해진다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Ca는 0.01％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

REM: 0.02％ 이하

REM은, 강력한 탈산제이며, 용접 금속(용착 금속) 중에서는 REM 산화물의 형태로 존재한다. REM 산화물은 응고 시의 핵 생성 사이트가 됨으로써, 결정립을 미세화하고, 용접 금속(용착 금속)의 강도의 향상에 기여한다. 이러한 효과는 0.001％ 이상의 함유에서 현저해진다. 그러나, 0.02％를 초과하여 함유하면, 아크의 안정성이 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, REM은 0.02％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Mo: 3.5％ 이하

Mo는, 고용 강화에 의해 강도를 향상시키는 원소로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.5％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 3.5％를 초과하여 함유하면, 탄화물이 석출되고, 열간 가공성이 저하되어, 와이어의 신선 가공 등, 와이어의 제조성이 저하한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, Mo는 3.5％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

다음으로, 본 발명 솔리드 와이어의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명 솔리드 와이어의 제조는, 상기한 조성을 갖는 용강을 이용하는 이외에는, 특별히 그의 제조 방법을 한정할 필요는 없고, 상용의 용접용 솔리드 와이어의 제조 방법을 모두 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기한 조성을 갖는 용강을, 전기로, 진공 용해로 등의 상용의 용제로에서 용제하여, 소정 형상의 주형 등으로 주조하고, 강괴를 얻는 주조 공정과, 얻어진 강괴를, 소정 온도로 가열하는 가열 공정과, 가열된 강괴에, 열간 압연을 실시하여, 소정 형상의 강 소재(봉 형상)를 얻는 열연 공정을 순차 행하고, 이어서, 얻어진 강 소재(봉 형상)를 복수회의 냉간 압연(냉간 신선 가공)과 필요에 따라서, 어닐링 온도: 1000∼1200℃로 하는 어닐링을 실시하고, 소망 치수의 와이어로 하는 냉연 공정을 행함으로써, 본 발명의 솔리드 와이어를 제조할 수 있다.

다음으로, 상기한 조성을 갖는 본 발명 솔리드 와이어를 이용한, 가스 메탈 아크 용접 방법에 대해서 설명한다.

상기 용접 방법에서는, 고Mn 함유 강재를, 상기한 조성을 갖는 본 발명 솔리드 와이어를 용접 재료로 하고, 가스 메탈 아크 용접에 의해, 용접 금속을 형성하여 접합한다. 가스 메탈 아크 용접은, 「가스 실드 아크 용접」이라고도 칭해지고, 일반적으로, 용접 재료(용가재)를 전극으로서 이용하는 「용극식(溶極式)(소모 전극식)」과 텅스텐 등의 비소모 전극을 이용하는 「비소모 전극식」으로 크게 나눌 수 있다. 본 발명 솔리드 와이어는, 고강도 고연성으로 우수한 극저온 충격 인성을 달성하는 관점에서, 용극식의 가스 메탈 아크 용접에 이용하는 것이 바람직하다.

용접 자세, 예열, 용접 입열량(전류, 전압, 용접 속도), 실드 가스 등의 용접 조건은, 상용의 것을 모두 적용할 수 있다.

본 발명 솔리드 와이어를 이용하여 가스 메탈 아크 용접되는 고Mn 함유 강재는, 합금 원소로서 Mn을 고함유량으로 포함한다. Mn 함유량의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10질량％ 이상, 바람직하게는 15질량％ 이상, 보다 바람직하게는 20질량％ 이상이다. Mn 함유량의 상한값은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 35질량％ 이하, 바람직하게는 30질량％ 이하, 보다 바람직하게는 27질량％ 이하이다. 고Mn 함유 강재의 Mn 함유량이 상기 범위 내이면, 본 발명 솔리드 와이어를 용접 재료로서 이용하여 가스 메탈 아크 용접함으로써, 내고온 균열성 및 용접 비드 외관이 우수하여, 소망하는 고강도 고연성 및 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 용접 금속(용착 금속) 및 용접 조인트를 안정적으로 얻을 수 있다.

상기 고Mn 함유 강재에 있어서, Mn 이외의 합금 원소의 조성이나 강재의 사이즈나 형상 등은, 특별히 한정되지 않고, 소망하는 용도로 적합한 것을 채용할 수 있지만, 소망하는 고강도 고연성 및 우수한 극저온 충격 인성을 달성하는 관점에서, 고Mn 함유 강재가 강판인 경우의 판두께는 6㎜ 이상이 바람직하고, 10㎜ 이상이 보다 바람직하고, 40㎜ 이하가 바람직하고, 30㎜ 이하가 보다 바람직하다.

본 발명 솔리드 와이어를 이용한 상기 가스 메탈 아크 용접 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 고강도 고연성 및 우수한 극저온 충격 인성이 요구되는 용접 금속을 구비한 제품의 제조 등, 바람직하게는, 고Mn 함유 강재로부터 LNG의 수송용 또는 저장용의 용기 등의 제조 등에 이용할 수 있다.

본 발명 솔리드 와이어를 이용한 가스 메탈 아크 용접 방법에서는, 용접 시의 냉각에 있어서, 용접 비드(용접부)에 있어서의 1300∼1200℃의 온도 범위의 냉각 속도 CR(℃/s)이 [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]: 20∼70을 만족하도록, 용접 입열을 조정한다. 이에 따라, 오스테나이트가 안정화되고, 용접 금속(용착 금속)에 있어서의 취성 파괴의 발생을 억제할 수 있어, 그 결과, 고강도 고연성 및 우수한 극저온 충격 인성을 갖는 용접 금속(용착 금속)을 얻을 수 있다.

[SFE＋CR^1/2]의 하한값은, 20이고, 특별히 한정되지 않지만, 25 이상인 것이 바람직하고, 30 이상인 것이 보다 바람직하다. [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]가 20 미만이 되는 바와 같은 CR(℃/s)에서는, 냉각이 느려, 덴드라이트 아암의 조대화를 방지할 수 없기 때문에, 덴드라이트 아암 부분에서는 응고 시의 용질 원소의 토출량이 많아져, 용질 원소가 희박한 영역이 확대되어, 미시적인 오스테나이트의 안정성을 확보할 수 없다.

[SFE＋CR^1/2]의 상한값은, 70이고, 특별히 한정되지 않지만, 65 이하인 것이 바람직하고, 60 이하인 것이 보다 바람직하다. [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]가 70 초과가 되는 바와 같은 CR(℃/s)에서는, 인장 시험 시의 가공 경화능이 저하되어, 소망하는 인장 강도를 만족할 수 없다. 또한, 여기에서 말하는 「SFE」는, 거시적인 오스테나이트의 안정도의 지표로서, 상기한 (1)식으로 정의되는 것이다.

용접에서는, 일반적으로, 1패스의 용접을 행할 때마다, 형성한 용접 비드(용접부)를 소정 온도까지 냉각하여 응고시키고 나서, 그에 계속되는 작업, 예를 들면, 다음 패스의 용접이나 임의의 후열처리 등을 행한다. 복수 패스의 용접을 행하여 1300∼1200℃의 온도 범위의 냉각 과정을 복수회 거치는 경우는, 그의 모든 냉각 과정에 있어서 [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]: 20∼70을 만족하도록, 각 패스에 있어서의 용접 입열량을 조정한다.

본 발명의 용접 방법에서는, 형성한 용접 비드(용접부)를 대기 중에서 정치(靜置)하여 방랭함으로써 냉각하기 때문에, 각 패스에 있어서의 용접 입열량을 조절함으로써, 1300∼1200℃의 온도 범위의 냉각 속도 CR(℃/s)을 제어할 수 있다. 구체적으로는, 상기식에 적용하는 냉각 속도가 되는 바와 같은 용접 입열량을 미리 예비 실험 또는 이나가키의 식(Inagaki formula)으로부터 구해두고, 그의 입열량으로 용접하면 좋다.

이하, 실시예에 기초하여, 추가로 본 발명에 대해서 설명한다.

실시예

표 1에 나타내는 조성의 용강을, 진공 용해로에서 용제하고, 주조하여 강괴 100㎏을 얻었다. 얻어진 강괴를, 1200℃로 가열한 후, 열간 압연하고, 이어서 냉간 압연하고, 1.2㎜φ의 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어를 얻었다. 와이어 제조 시에 있어서, 압연 하중(신선 하중)의 측정, 균열의 관찰을 행하여, 각 솔리드 와이어의 제조성을 평가했다. 압연 하중(신선 하중)이 높고, 압연(신선) 가공이 불가능하다고 판단된 경우, 균열의 발생이 확인된 경우, 또는 발생한 균열에 기인하고, 그 이상 공정을 진행시킬 수 없게 된 경우 등을 「불량」이라고 평가했다. 그 이외에는, 「양」이라고 평가했다.

이어서, 시험판으로서, 극저온용 고Mn 강판(판두께: 6∼40㎜)을 준비하고, JIS Z 3111에 준거하여, 맞대고, 45° V형 개선(開先)을 형성하고, 표 1에 나타내는 조성의 용강으로부터 제조한 솔리드 와이어를 용접 재료로 하고, 용극식(溶極式)의 가스 메탈 아크 용접을 행하여, 당해 개선 내에 용착 금속을 얻었다. 시험판으로서 사용한 강판은, 질량％로, 0.5％C-0.4％Si-25％Mn-3％Cr-잔부 Fe로 이루어지는 조성을 갖는 극저온용 고Mn 강판이었다.

상기 용접은, 표 1에 나타내는 조성의 용강으로부터 제조한 각 솔리드 와이어(직경 1.2㎜)를 전극으로서 이용하여, 예열 없이, 하향 자세로, 패스 간 온도: 100∼150℃, 실드 가스: 80％Ar＋20％CO₂로 하고, 실시했다. 용접 시의 온도 이력은, 열전대를 이용하여 실측하고, 1300∼1200℃의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 산출했다.

용접 후, 용착 금속을 광학 현미경으로 관찰하여, 용접 균열의 유무를 판정했다. 용접 균열은, 고온 균열이고, 균열 발생이 확인된 경우는 내고온 균열성이 저하되어 있다고 하여 「불량」이라고 평가했다. 균열 발생이 확인되지 않은 경우는, 내고온 균열성이 우수하다고 하여 「양호」라고 평가했다.

또한, 육안에 의해 용접 비드의 외관을 관찰하여, 용접 비드 외관의 판정을 행했다. 언더 컷, 오버랩, 피트가 확인된 경우는, 용접 비드 외관이 불량하다고 하여 「불량」이라고 평가했다. 이들이 확인되지 않은 경우는, 용접 비드 외관이 양호하다고 하여 「양호」라고 평가했다.

얻어진 용착 금속으로부터, JIS Z 3111의 규정에 준거하여, 용접 금속의 인장 시험편(평행부 지름 6㎜φ) 및, 용접 금속의 샤르피 충격 시험편(V 노치)을 채취하여, 인장 시험, 충격 시험을 실시했다. 또한, 판두께 10㎜ 미만의 강판에 대해서는, 5㎜ 서브 사이즈의 샤르피 충격 시험편(V 노치)을 채취하여, 충격 시험을 실시했다.

인장 시험은, 실온에서, 각 3개의 시험편으로 실시하여, 얻어진 값(0.2％ 내력, 인장 강도, 전체 신장)의 평균값을, 당해 솔리드 와이어를 이용한 용착 금속의 인장 특성으로 했다. 또한, 샤르피 충격 시험은, 각 3개의 시험편으로 실시하여, 시험 온도: －196℃에 있어서의 흡수 에너지 vE_－196을 구하고, 그의 평균값을, 당해 솔리드 와이어를 이용한 용착 금속의 극저온 충격 인성으로 했다. 또한, 5㎜ 서브 사이즈의 샤르피 충격 시험편(V 노치)에 대해서는, 얻어진 흡수 에너지를 1.5배로 한 값을, 극저온 충격 인성으로서 평가했다. 또한, 취성 파면율은 육안으로 구했다.

얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

본 발명예는 모두, 와이어 제조성이 우수하고, 용접 시에 용접 균열(고온 균열)의 발생이 없어 내고온 균열성이 우수하고, 용접 비드 외관도 양호했다. 또한, 상온에 있어서의 항복 강도(0.2％ 내력)가 400㎫ 이상, 인장 강도가 660㎫ 이상, 전체 신장이 40％ 이상으로 고강도 고연성이고, 추가로, 시험 온도: －196℃에 있어서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지 vE_－196이 28J 이상이고, 취성 파면율이 10％ 이하로 우수한 극저온 충격 인성을 갖는 용착 금속을 얻을 수 있는 용접 재료(솔리드 와이어)였다.

한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예에서는, 와이어의 제조성이 뒤떨어지거나, 용접 균열(고온 균열)이 발생하여 내고온 균열성이 저하되어 있거나, 용접 비드 외관이 뒤떨어지거나, 혹은, 상온에 있어서의 0.2％ 내력이 400㎫ 미만, 인장 강도가 660㎫ 미만, 전체 신장이 40％ 미만이거나, 흡수 에너지 vE_－196이 28J 미만이거나, 취성 파면율이 10％를 초과하고 있거나 하여, 소망하는 고강도 고연성과 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 용착 금속이 얻어지고 있지 않았다.

Claims

질량％로,
C: 0.20∼0.80％,
Si: 0.15∼0.90％,
Mn: 15.0∼28.0％,
P: 0.030％ 이하,
S: 0.030％ 이하,
Ni: 0.01∼10.0％,
Cr: 0.4∼1.9％ 및
B: 0.0010∼0.0050％
를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한,
하기 (1)식으로 정의되는 SFE가 17∼55를 만족하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.
SFE＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)
여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％)이고, Mo는 0이다.
제1항에 있어서,
상기 조성이, 추가로, 질량％로, V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하, Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조성이, 추가로, 질량％로, Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어.
고Mn 함유 강재를, 솔리드 와이어를 이용한 가스 메탈 아크 용접에 의해, 용접 금속을 형성하여 접합하는 가스 메탈 아크 용접 방법으로서,
상기 솔리드 와이어가, 질량％로,
C: 0.20∼0.80％,
Si: 0.15∼0.90％,
Mn: 15.0∼28.0％,
P: 0.030％ 이하,
S: 0.030％ 이하,
Ni: 0.01∼10.0％,
Cr: 0.4∼1.9％ 및
B: 0.0010∼0.0050％
를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한, 다음 (1)식
SFE＝－53＋6.2Ni＋0.7Cr＋3.2Mn＋9.3Mo ……(1)
(여기에서, Ni, Cr, Mn, Mo: 각 원소의 함유량(질량％)이고, Mo는 0임)
으로 정의되는 SFE가 17∼55를 만족하는 조성을 갖고,
상기 가스 메탈 아크 용접을, 1300∼1200℃의 온도 범위의 냉각 속도 CR(℃/s)이 [SFE＋(냉각 속도 CR)^1/2]: 20∼70을 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는, 가스 메탈 아크 용접 방법.
제4항에 있어서,
상기 솔리드 와이어가, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, V: 0.5％ 이하, Ti: 0.5％ 이하, Nb: 0.5％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 솔리드 와이어가, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cu: 1.0％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.01％ 이하 및 REM: 0.02％ 이하 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 메탈 아크 용접 방법.
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