CN111886110B - 药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明的药芯焊丝，具有钢制外皮和包裹在外皮中的焊剂。焊丝在总质量中的各成分的含有率为Fe：83.0％以上且93.0％以下、TiO2：5.0％以上且7.0％以下、Si：0.2％以上且1.0％以下、C：0.02％以上且0.10％以下、Mn：1.0％以上且3.0％以下、Mg：0.30％以上且0.70％以下、Ni：0.70％以上且3.00％以下、Cr：0.50％以下、F：0.10％以上且0.50％以下以及Na和K的总量：0.05％以上且0.30％以下。外皮以其总质量计，含有C：0.010％以上且0.070％以下、Mn：0.40％以下、Si：0.10％以下、Ni：0.10％以下、Cr：0.10％以下、N：0.0010％以上且0.0050％以下以及O：0.0010％以上且0.0075％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

Description

药芯焊丝
技术领域
本发明涉及药芯焊丝。
背景技术
在海洋结构物领域，推进能源开发的海域的深水化，对北冰洋等的极限海域的资源勘探·开采区域的扩大及设备的大型化得到进行。以这样的技术动向为背景，在海洋结构物的设计中，高强度化和高韧性化推进，对于焊接接头的要求性能更为严格。
另一方面，关于焊接材料，从高效率化的观点出发，要求全姿势焊接用的药芯焊丝。但是，现有的全姿势用的药芯焊丝，因为所得到的焊接金属中的氧量高，所以使用它进行气体保护电弧焊时，难以确保焊接接头部的低温韧性。
例如，在专利文献1中记述有一种将金属Ti和Ti合金、金属Al和Al合金、以及V的含有率限制在特定范围，再将钢制外皮中的Ti含有率限制在特定范围的气体保护电弧焊用药芯焊丝，除了抗冷裂性以外，抗热裂性也优异，并且低温韧性优异。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－78121号公报
可是，如前述，海洋结构物在适用于极限海域的同时，设备的大型化也推进，在焊接接头等的焊接部，对于强度、低温韧性等要求更严格的性能。因此，对于药芯焊丝也期待进一步的改良。
发明内容
本发明的实施方式，鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种药芯焊丝，其焊接操作性优异，并且能够得到具有良好的抗拉强度和低温韧性的焊接金属。
本发明的一个方式的药芯焊丝，具有钢制外皮和包含在外皮中的焊剂，所述焊丝中，各成分在该焊丝的在总质量中的含有率为Fe：83.0质量％以上且93.0质量％以下、TiO2：5.0质量％以上且7.0质量％以下、Si：0.2质量％以上且1.0质量％以下、C：0.02质量％以上且0.10质量％以下、Mn：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mg：0.30质量％以上且0.70质量％以下、Ni：0.70质量％以上且3.00质量％以下、Cr：0.50质量％以下、F：0.10质量％以上且0.50质量％以下以及Na和K的总量：0.05质量％以上且0.30质量％以下，所述外皮中，以该外皮的总质量计，含有C：0.010质量％以上且0.070质量％以下、Mn：0.40质量％以下、Si：0.10质量％以下、Ni：0.10质量％以下、Cr：0.10质量％以下、N：0.0010质量％以上且0.0050质量％以下和O：0.0010质量％以上且0.0075质量％以下，所述外皮的余量由Fe和不可避免的杂质构成。
本发明的一个方式的药芯焊丝，焊丝的Mg含有率[Mg]对于所述外皮的氧含有率[O]之比，即[Mg]/[O]可以为65以上。另外，所述外皮，可以形成为无缝。另外，设焊丝的总质量中的F含量为[F]，Na含量为[Na]，K含量为[K]，Mg含量为[Mg]及TiO2含量为[TiO2]时，它们的关系可以满足下式。
[F]/([Na]+[K]+[Mg]/3+[TiO2]/15)≥0.05
此外，本发明的一个方式的药芯焊丝，其总质量中的各成分的含有率，也可以进一步满足如下之中任意一个以上：ZrO2：0.50质量％以下、Al2O3：0.50质量％以下、Mo：0.50质量％以下、Cu：0.50质量％以下、金属Ti：0.25质量％以下、金属Al：0.20质量％以下、B：0.0200质量％以下及Li：0.30质量％以下。
根据本发明的一个方式，能够提供焊接操作性优异，且能够得到具有良好的抗拉强度和低温韧性的焊接金属的药芯焊丝。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式。但是，以下所示的实施方式，是为了使本发明的技术思想具体化而例示的药芯焊丝，本发明不受以下所示的药芯焊丝限定。本实施方式的药芯焊丝，在钢制外皮中填充有焊剂，其外径，例如为0.9mm以上且1.6mm以下。另外，如果焊丝中的各成分在本发明的范围内，则焊剂充填率能够设定为任意的值，但是从焊丝的拉丝性和焊接时的操作性(送给性等)的观点出发，例如为焊丝总质量中的10质量％以上且20质量％以下。
本实施方式的药芯焊丝(以下，也仅称为焊丝)具有钢制外皮和包含在外皮(以下，也仅称为外皮)中的焊剂。焊丝中，各成分在该焊丝的总质量中的含有率为Fe：83.0质量％以上且93.0质量％以下、TiO2：5.0质量％以上且7.0质量％以下、Si：0.2质量％以上且1.0质量％以下、C：0.02质量％以上且0.10质量％以下、Mn：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mg：0.30质量％以上且0.70质量％以下、Ni：0.70质量％以上且3.00质量％以下、Cr：0.50质量％以下、F：0.10质量％以上且0.50质量％以下、以及Na和K的总量：0.05质量％以上且0.30质量％以下。另外，外皮中，以该外皮的总质量计含有C：0.010质量％以上且0.070质量％以下、Mn：0.40质量％以下、Si：0.10质量％以下、Ni：0.10质量％以下、Cr：0.10质量％以下、N：0.0010质量％以上且0.0050质量％以下、以及O：0.0010质量％以上且0.0075质量％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。
本实施方式的药芯焊丝，例如，用于气体保护电弧焊，能够适用于全姿势焊接。另外，由于所得到的焊接金属低温韧性和抗拉强度优异，所以能够充分应对严格的性能要求。接着，对于本实施方式的药芯焊丝中所含有的各成分的数值限定理由进行说明。
相对于焊丝的总质量的铁(Fe)的含有率为83.0质量％以上且93.0质量％以下，优选为85.0质量％以上，另外优选为92.0质量％以下。若Fe含有率为83.0质量％以上，则能够确保充分的熔敷量。
相对于焊丝的总质量的氧化钛(TiO2)的含有率为5.0质量％以上且7.0质量％以下。TiO2是熔渣的主成分，若TiO2含有率相对于焊丝总质量为5.0质量％以上，则平焊以外的姿势，例如立焊和仰焊等的焊接变得容易，能够确保全姿势焊接性。另外，若TiO2含有率相对于焊丝总质量为7.0质量％以下，则可抑制TiO2作为微粒子在焊接金属中残留，焊接金属的韧性劣化得到抑制。TiO2含有率优选为5.3质量％以上。另外，TiO2含有率优选为6.8质量％以下，更优选为6.5质量％以下，进一步优选为6.0质量％以下。
相对于焊丝的总质量的硅(Si)的含有率，作为Si和Si化合物的总Si量，为0.2质量％以上且1.0质量％以下。在此，Si化合物中的Si量，是将Si化合物量分别换算成Si单体量而加以计算。Si具有降低熔融池的粘性的效果，另外，在熔融渣中，由于脱氧作用，还会生成具有使流动性增加这一效果的SiO2。若相对于焊丝的总质量的总Si含有率为0.2质量％以上，则熔融金属的粘性降低，对母材的融合提高，并且能够充分获得脱氧效果，可抑制焊接金属中的气孔发生。另外，若Si含有率为1.0质量％以下，则焊接金属得到的强度适度，可抑制裂纹的发生。Si含有率优选为0.8质量％以下，更优选为0.7质量％以下，进一步优选为0.6质量％以下。
相对于焊丝的总质量的碳(C)的含有率为0.02质量％以上且0.10质量％以下。C具有使焊接金属的强度提高的效果。若C含有率相对于焊丝总质量为0.02质量％以上，则焊接金属的强度充分提高，焊接金属的屈服强度提高。另外，若C含有率为0.10质量％以下，则可抑制焊接金属中鸟状地生成马氏体，韧性劣化得到抑制。C含有率优选为0.03质量％以上。另外，C含有率优选为0.08质量％以下。在此，C含有率中不包含因碳酸盐等引起的CO2中的C。
相对于焊丝的总质量的锰(Mn)的含有率，作为以Mn和Mn化合物被包含的总Mn量，为1.0质量％以上且3.0质量％以下。Mn促进焊接金属的脱氧，并且具有提高焊接金属的韧性和强度的效果。若Mn含有率相对于焊丝总质量为1.0质量％以上，则焊接金属的脱氧得到充分促进，可抑制焊接金属中的气孔发生，焊接金属的韧性劣化受到抑制。另外，若Mn含有率为3.0质量％以下，则得到的焊接金属的强度适度，可抑制裂纹的发生。Mn含有率，优选为1.2质量％以上，更优选为1.4质量％以上。另外，Mn含有率，优选为2.8质量％以下，更优选为2.6质量％以下。
相对于焊丝的总质量的镁(Mg)的含有率，为0.30质量％以上且0.70质量％以下。Mg是有脱氧作用的元素，焊丝中，作为Mg源，可以含有金属Mg和Mg合金之中至少一种。若Mg含有率为0.30质量％以上，则能够得到充分的脱氧作用，可抑制焊接金属中的气孔发生，韧性劣化得到抑制。另外，若Mg含有率为0.70质量％以下，则得到的焊接金属的强度适度，可抑制裂纹的发生。Mg含有率，优选为0.32质量％以上，更优选为0.35质量％以上，进一步优选为0.40质量％以上。另外，Mg含有率，优选为0.66质量％以下，更优选为0.60质量％以下。
相对于焊丝的总质量的镍(Ni)含有率为0.70质量％以上且3.00质量％以下。Ni是通过母相强化而有助于确保焊接金属的韧性的元素，若Ni含有率为3.00质量％以下，则可抑制焊接金属的热裂纹发生。另外，若Ni含有率为0.70质量％以上，则焊接金属的韧性提高。Ni含有率，优选为0.85质量％以上。另外，Ni含有率，优选为2.85质量％以下，更优选为2.50质量％以下。Ni例如作为Ni单体或合金添加。
相对于焊丝的总质量的铬(Cr)的含有率为0.50质量％以下，优选为0.45质量％以下，更优选为0.40质量％以下，进一步优选为0.30质量％以下。另外，Cr含有率，例如为0.005质量％以上。Cr是有助于焊接金属的强度提高的元素。若Cr含有率为0.50质量％以下，则得到的焊接金属的强度适度，可抑制冷裂纹的发生。另一方面，若Cr含有率为0.005质量％以上，则焊接金属的强度充分提高。Cr例如作为Cr单体或合金添加。
相对于焊丝的总质量的氟(F)的含有率为0.10质量％以上且0.50质量％以下，优选为0.30质量％以下，更优选为0.25质量％以下。F作为氟化物包含在焊丝中，F含有率是氟化物所包含的F换算值。氟化物在焊接时与氢(H)结合而形成HF，具有减少焊接金属的扩散氢量的效果。焊丝中含有至少一种氟化物即可。作为氟化物的具体例，可列举CaF、BaF2、NaF、K2SiF6、SrF2、AlF3、MgF2、LiF等。
F含有率以氟化物的F换算值计，若相对于焊丝总质量为0.10质量％以上，则焊接金属的扩散氢量减少，容易抑制冷裂纹的发生。另外，若F含有率为0.50质量％以下，则可抑制焊接中的烟尘发生量，能够得到良好的焊接性。
相对于焊丝的总质量的钠(Na)和钾(K)总含有率为0.05质量％以上且0.30质量％以下，优选为0.10质量％以上。Na和K具有使电弧稳定的效果，焊丝中含Na和K的至少一种即可。Na和K分别作为Na化合物和K化合物包含在焊丝中。Na含有率是包含在Na化合物中的Na换算值，K含有率是包含在K化合物中的K换算值。焊丝中含Na化合物和K化合物的至少一种即可。作为Na化合物的具体例，可列举NaF、Na2O、Na2CO3等。作为K化合物的具体例，可列举K2O、KF、K2SiF6等。
若Na和K的总含有率，即，Na化合物含有率的Na换算值和K化合物含有率的K换算值的总计，相对于焊丝的总质量为0.05质量％以上，则能够充分取得电弧的稳定性。另一方面，若Na和K的总含有率为0.30质量％以下，则可抑制焊丝的水分含量，可减少焊接金属的扩散氢量，容易抑制冷裂纹的发生。另外，可抑制电弧的过剩的扩展而得到良好的焊接性。Na和K的总含有率，优选为0.08质量％以上。另外，Na和K的总含有率的上限，优选为0.26质量％以下，更优选为0.20质量％以下。
焊丝中也可以包含氧化锆(ZrO2)。ZrO2具有使焊道形状良好的效果。焊丝中含ZrO2时，相对于焊丝的总质量的ZrO2的含有率，例如为0.50质量％以下，优选为0.30质量％以下，更优选为0.20质量％以下。另外，ZrO2含有率，例如为0.005质量％以上。若ZrO2含有率为0.005质量％以上，则有得到良好的焊道形状的倾向。另外，若ZrO2含有率为0.50质量％以下，则焊道缝边部的融合提高，可抑制焊道形状变凸。
焊丝中也可以包含氧化铝(Al2O3)。Al2O3具有使焊道形状良好的效果。焊丝中含Al2O3时，相对于焊丝的总质量的Al2O3含有率，例如为0.50质量％以下，优选为0.30质量％以下，更优选为0.20质量％以下。另外，Al2O3含有率，例如为0.05质量％以上，优选为0.10质量％以上。若Al2O3含有率为0.05质量％以上，则有得到良好的焊道形状的倾向。另外，若Al2O3含有率为0.50质量％以下，则焊道缝边部的融合提高，可抑制焊道形状变凸。
ZrO2和Al2O3优选含有两方，但也可以只含有任意一方。
焊丝中也可以含有钼(Mo)。Mo是有助于焊接金属的强度提高的元素。焊丝中含Mo时，相对于焊丝的总质量的Mo含有率，例如为0.50质量％以下，优选为0.45质量％以下，更优选为0.4质量％以下。另外，Mo含有率，例如为0.005质量％以上。若Mo含有率为0.005质量％以上，则有充分获得焊接金属的抗拉强度的倾向。另外，若Mo含有率为0.50质量％以下，则所得到的焊接金属的强度适度，容易抑制冷裂纹的发生。Mo例如作为Mo单体或合金被添加。
焊丝中也可以含有铜(Cu)。Cu是有助于焊接金属的强度提高的元素。焊丝中包含Cu时，相对于焊丝的总质量的Cu含有率，例如为0.50质量％以下，优选为0.10质量％以下，更优选为0.05质量％以下。另外，Cu含有率，例如为0.005质量％以上。若Cu含有率为0.005质量％以上，则可充分得到的焊接金属的强度。另外，若Cu含有率为0.50质量％以下，则得到的焊接金属的强度适度，容易抑制冷裂纹的发生。另外，容易抑制因偏析造成的焊接金属的热裂纹。Cu例如作为Cu单体或合金被添加。
焊丝中，除了氧化钛以外，也可以添加金属钛(Ti)。金属Ti以金属或合金的形态添加。金属Ti是有助于焊接金属的韧性提高的元素。焊丝中含金属Ti时，相对于焊丝的总质量的金属Ti含有率，例如为0.25质量％以下，优选为0.20质量％以下，更优选为0.15质量％以下。另外，金属Ti含有率，例如为0.005质量％以上。若金属Ti含有率为0.005质量％以上，则能够充分获得焊接金属的韧性。另外，若金属Ti含有率为0.25质量％以下，则焊接金属中的固溶Ti量减少，再热部的TiC析出得到抑制，能够充分确保韧性。
焊丝中，除了氧化铝以外，也可以含金属铝(Al)。金属Al以金属或合金的形态添加。金属Al是有助于焊接金属的韧性提高的元素。焊丝中含金属Al时，相对于焊丝的总质量的金属Al含有率，例如为0.20质量％以下，优选为0.05质量％以下，更优选为0.03质量％以下。另外，金属Al含有率，例如为0.005质量％以上。若金属Al含有率为0.005质量％以上，则能够充分取得焊接金属的韧性。另外，若金属Al含有率为0.20质量％以下，则可抑制焊接金属中生成粗大的氧化物，能够充分确保韧性。
焊丝中也可以含硼(B)。B以B单体或B化合物的形态被添加。B在原始奥氏体晶界偏析，抑制先共析铁素体的析出，从而具有使焊接金属的韧性提高的效果。作为B化合物，可列举Fe－B、Fe－Si－B、B2O3、含B2O3的复合氧化物等。焊丝中含B时，相对于焊丝的总质量的B含有率，例如为0.0200质量％以下，优选为0.0100质量％以下，更优选为0.0090质量％以下。另外，B含有率，例如为0.0010质量％以上。在此，B含有率，是B单体和B化合物中所包含的B换算值的合计。若B含有率为0.0010质量％以上，则能够充分取得焊接金属的韧性。另外，若B含有率为0.0200质量％以下，则可抑制焊接金属的热裂纹的发生。
焊丝中也可以含锂(Li)。Li以Li单体或Li化合物的形态添加。Li例如是能够有助于电弧稳定性的提高、焊接金属的韧性提高等的元素。作为Li化合物，可列举LiF等的氟化物、BaLiF3等复合氟化物等。焊丝中含Li时，相对于焊丝的总质量的Li含有率，例如为0.30质量％以下，优选为0.05质量％以下，更优选为0.02质量％以下。另外，Li含有率例如为0.005质量％以上。在此，Li含有率，是Li单体和Li化合物中包含的Li换算值的合计。若Li含有率为0.005质量％以上，则有电弧稳定性进一步提高，焊接金属的韧性进一步提高的情况。另外，若Li含有率为0.30质量％以下，则可抑制焊接时的飞溅的过剩发生，有焊接操作性进一步提高的情况。
焊丝的成分组成的余量是不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，例如可列举S、P、Sb、As等。焊丝中，也可以还含有合金剂和构成其化合物的钒(V)、铌(Nb)，还可以含有电弧稳定剂，造渣剂等。
焊丝中也可以含钒(V)。V在晶界偏析，是也能够成为晶间断裂的原因的元素。焊丝中含V时，相对于焊丝的总质量的V含有率，例如为0.01质量％以下，优选为0.005质量％以下。若V含有率为0.01质量％以下，则可抑制焊接金属的韧性劣化。
焊丝中也可以含铌(Nb)。Nb是合金剂，但容易在晶界偏析，是也能够成为晶间断裂的原因的元素。焊丝中含Nb时，相对于焊丝的总质量的Nb含有率，例如为0.01质量％以下。若Nb含有率为0.01质量％以下，则可抑制晶间断裂，焊接金属的韧性劣化受到抑制。
焊丝中也可以含硫(S)。S也有使焊接金属的韧性降低的情况，因此一般来说，是将S作为减少其含量的限制元素来对待，但因为S有使焊道缝边部的融合良好的效果，所以也能够积极地添加。焊丝中含S时，相对于焊丝的总质量的S含有率，例如为0.005质量％以上。另一方面，S含有率，例如为0.03质量％以下。若S含有率为0.005质量％以上，则焊道缝边部的融合提高。另外，若S含有率为0.03质量％以下，则焊接金属的抗热裂性的降低得到抑制。
焊丝中也可以含磷(P)。P是不可避免的杂质，相对于焊丝的总质量的P含有率，例如为0.03质量％以下。若P含有率为0.03质量％以下，则可抑制焊接金属的抗热裂性的降低。
外皮是以特定的含有率包含特定的微量元素，余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢制。外皮中所含的元素，与焊剂内中所含的元素比较，熔融时的消耗少，因此一般对焊接金属造成的影响大。因此，以如下方式规定外皮中所含的各种微量元素。还有，外皮的各元素的含有率以外皮的总质量计。
外皮中的氮(N)的含有率为0.0010质量％以上且0.0050质量％以下。另外，氧(O)的含有率为0.0010质量％以上且0.0075质量％以下。
若氮的含有率比0.0050质量％多，则焊接金属的韧性，特别是低温下的韧性降低。另外，若氧的含有率比0.0075质量％多，则焊接金属的韧性，特别是低温下下的韧性降低。
在此，氮的含有率优选为0.0045质量％以下，更优选为0.0040质量％以下。另外，氧的含有率优选为0.0070质量％以下，更优选为0.0060质量％以下，进一步优选为0.0050质量％以下。还有，外皮中的氧和氮的含有率，例如，用市场销售的氧·氮分析装置测量。
外皮中的碳(C)的含有率为0.010质量％以上且0.070质量％以下。若外皮中的C含有率为0.010质量％以上，则焊接金属的强度充分提高，屈服强度有提高的倾向。另一方面，若C含有率为0.070质量％以下，则可抑制焊接金属中马氏体呈岛状生成，韧性劣化得到抑制。外皮的C含有率优选为0.060质量％以下，更优选为0.050质量％以下，进一步优选为0.040质量％以下。
外皮中的锰(Mn)的含有率为0.40质量％以下，优选为0.30质量％以下。另外下限例如为0.10质量％以上，优选为0.20质量％以上。若Mn含有率为0.10质量％以上，则焊接金属的强度提高。另外，可抑制焊接金属中的气孔发生，焊接金属的韧性劣化得到抑制。另一方面，若Mn含有率为0.40质量％以下，则焊接金属中的裂纹的发生有受到抑制的倾向。
外皮中的硅(Si)的含有率为0.10质量％以下，优选为0.05质量％以下。另外下限例如为0.005质量％以上，优选为0.008质量％以上。若外皮中的Si含有率为0.005质量％以上，则可抑制熔融金属的粘性增加抑制，对母材的融合提高，并且能够得到充分的脱氧效果，可抑制焊接金属的气孔发生。另一方面，若外皮中的Si含有率为0.10质量％以下，则焊接金属的裂纹发生有受到抑制的倾向。
外皮中的镍(Ni)的含有率为0.10质量％以下，优选为0.05质量％以下，更优选为0.02质量％以下。另外Ni含有率优选为0.005质量％以上。若Ni含有率为0.10质量％以下，则可抑制焊接金属的热裂纹的发生。另一方面，若Ni含有率为0.005质量％以上，则焊接金属的韧性提高。
相对于外皮的总质量的铬(Cr)的含有率为0.10质量％以下，优选为0.05质量％以下，更优选为0.02质量％以下。另外，Cr含有率例如为0.005质量％以上。若Cr含有率为0.10质量％以下，则所得到的焊接金属的强度适度，可抑制冷裂纹的发生。另一方面，若Cr含有率为0.005质量％以上，则焊接金属的强度充分提高。
外皮的成分组成中的余量，是作为主成分的铁(Fe)、Al、Ti、P和S等的不可避免的杂质。外皮中含Al、Ti、P、S等时，其含有率例如分别为0.03质量％以下。
焊丝的Mg含有率[Mg]对于外皮的氧含有率[O]之比即[Mg]/[O]，例如为65以上，优选为70以上，更优选为75以上。另一方面，[Mg]/[O]的上限，例如为230以下。若[Mg]/[O]为65以上，则低温韧性有进一步提高的倾向。这是出于如下考虑，例如，若残留在焊接金属中则会使低温韧性降低的氧元素的含量，能够被作为脱氧剂而发挥功能的Mg减少。
焊丝优选外皮为无缝，即，没有接缝地形成。外皮上无接缝，可抑制包裹在外皮中的焊剂从外部吸湿。由此能够减少焊接金属中的扩散性氢量，能够使耐氢脆特性提高。
焊丝的总质量中，设氟化物的F换算含有率为[F]，Na成分的Na换算含有率为[Na]，K成分的K换算含有率为[K]，Mg成分的Mg换算含有率为[Mg]，和TiO2的含有率为[TiO2]时，优选焊丝的成分组成满足由下式1表示的关系。
式1 [F]/([Na]+[K]+[Mg]/3+[TiO2]/15)≥0.05
式1是涉及焊丝的吸湿性的氟元素的含量对于元素群的含量之比，其满足特定的关系时，焊接金属中的扩散性氢量被充分降低，能够达成优异的低温韧性。式1的下限值，例如为0.05以上，但优选为0.10以上。另外，式1的上限值，例如为1.0以下。
用焊丝形成的焊接金属的低温韧性，例如，能够以低温环境下的摆锤冲击吸收功和摆锤冲击脆性断面率评价。－60℃下的摆锤冲击吸收功，例如为70J以上，优选为75J以上。另外－60℃下的摆锤冲击脆性断面率，例如为40％以下，优选为38％以下，更优选为35％以下，进一步优选为30％以下。
药芯焊丝，例如，能够通过如下所示的方法制造。一边沿纵长方向送给构成外皮的钢带，一边由成形辊对其成型，成为U字状的开管。以达成特定的化学组成的方式，将调合有需要的氧化物、金属或合金和Fe粉等的焊剂填充到外皮中之后，进行加工而使截面成为圆形。也能够通过对于外皮的接缝实施焊接等而消除接缝。其后，通过冷加工进行拉丝，成为例如1.0mm以上且2.0mm以下的丝径。还有，也可以在冷加工途中实施退火。
实施例
以下，列举实施例和比较例，对于本发明的实施方式的效果具体说明。在本实施例中，在成分组成处于下述表1所示的范围内的碳钢所形成的管状的外皮中，填充焊剂，制作实施例和比较例的药芯焊丝(直径1.2mm)。还有，用于形成下述表1所示的外皮的碳钢的成分的余量，是Fe和不可避免的杂质。这时，焊剂的充填率，是相对于焊丝总质量而处于12.5质量％以上且14.5质量％以下的范围。
[表1]
Figure BDA0002692254420000111
在下述表2中，显示实施例和比较例的各药芯焊丝的焊丝总体的成分组成和外皮的成分组成。还有，焊丝成分以焊丝总质量计，外皮成分以外皮总质量计。下述表2所示的焊丝成分的余量是不可避免的杂质，外皮成分的余量是Fe和不可避免的杂质。另外，在表2中，一并显示焊丝的截面的外皮有无接缝、[Mg]/[O]、式1的值。还有，No.1至15相当于在实施方式的范围内的实施例，No.16至22相当于在实施方式的范围外的比较例。
[表2]
Figure BDA0002692254420000131
接着，使用实施例和比较例的各药芯焊丝，对于下述表3所示的母材，进行气体保护电弧焊。还有，下述表3所示的母材组成的余量，是Fe和不可避免的杂质。
[表3]
Figure BDA0002692254420000141
焊接条件如下。
·保护气体：80％Ar－20％CO2，25升/分钟
·焊丝径：φ1.2mm
·焊接姿势：平焊
·坡口形状：V型
·坡口角度：20°
·坡口间隙：16mm
·焊接电流：280A
·电弧电压：29V
·焊接速度：350mm/分钟
而后，对于使用了实施例和比较例的各药芯焊丝，并经过气体保护电弧焊而得到的焊接金属，按以下所示的方法，评价力学特性和扩散氢量。
＜力学特性＞
焊接金属的力学特性，通过依据JIS Z 3111：2005所规定的“熔敷金属的拉伸和冲击试验方法”的拉伸试验和冲击试验进行评价。其结果中，关于屈服应力(YS)，在460MPa以上的为合格。关于抗拉强度(TS)，在570MPa以上且850MPa以下的范围的为合格。另外，关于低温韧性，－60℃下的摆锤冲击吸收功为70J以上，并且，－60℃下的摆锤冲击脆性断面率在40％以下的为合格。
＜扩散氢量＞
焊接金属的扩散氢量的评价，对于在30℃、80％RH环境下放置1周的焊丝，通过依据JIS Z 3118：2007的方法进行。其结果是，扩散性氢量为5ml/100g以下的为合格。
＜焊接操作性＞
焊接操作性，对于上述表3所示的母材，进行向上立焊角焊，通过以下方式评价。其结果中，相对于光滑的角焊缝，凸部低于2mm时为A，凸部在2mm以上并低于3mm时为B，凸部在3mm以上或熔融金属垂落不可以焊接时为C。另外，关于飞溅量、烟尘量，将基于对母材的附着量和难以看到焊接电弧的观点而阻碍焊接操作性的情况也作为C。评价为A的合格。
焊接条件如下。
·保护气体：80％Ar－20％CO2，25升/分钟
·丝径：φ1.2mm
·坡口间隙：0mm
·焊接电流：220A
·电弧电压：24V
·焊接速度：150mm/分钟
·横摆运条幅度：10mm
以上的结果显示在下述表4。
[表4]
Figure BDA0002692254420000161
如表4所示，外皮中的氧元素和氮元素的含有率以及其他的各成分的含有率在本发明的实施方式的范围内的No.1至15的药芯焊丝，具有良好的抗拉强度，低温韧性和操作性优异。还有，外皮有接缝的No.15，扩散氢量多。
焊丝总体的钠和钾的总含有率超出本发明的实施方式的范围的No.16的药芯焊丝，电弧过度扩展，操作性差。另外焊丝总体的氟含有率低于本发明的实施方式的范围的No.16的药芯焊丝，不满足式1的关系，扩散氢量多。
外皮的氧和氮的含有率在本发明的实施方式的范围外，并且焊丝总体的Mg含有率对于外皮的氧含有率之比低于65的No.17的药芯焊丝，低温韧性差。
焊丝总体的氟含有率超出本发明的实施方式的范围的No.18的药芯焊丝，烟尘量多，操作性差。另外，焊丝总体的钠和钾的总含有率超出本发明的实施方式的范围的No.18的药芯焊丝，电弧过度扩展，操作性差。
焊丝总体的碳含有率超出本发明的实施方式的范围，另外，焊丝总体的镍含有率超出本发明的实施方式明的范围的No.19的药芯焊丝，抗拉强度过强，为低温韧性差的结果。
焊丝总体的氧化钛含有率低于本发明的实施方式的范围的No.20的药芯焊丝，操作性差。另外，焊丝总体的锰含有率和镁含有率低于本发明的实施方式的范围的No.20的药芯焊丝，抗拉强度差。
焊丝总体的镍含有率低于本发明的实施方式的范围的No.21的药芯焊丝，抗拉强度差。
焊丝总体的钠和钾的总含有率低于本发明的实施方式的范围的No.22的药芯焊丝，电弧的稳定性低，操作性差。
本申请伴随以申请日为2018年3月29日的日本国专利申请2018－065775号为基础申请的优先权主张。日本国专利申请2018－065775号的公开，其整体通过参照而编入本说明书。本说明书所述的全部的文献、专利申请、和技术规格中，各个文献、专利申请、和技术规格通过参照而编入，与具体且分别记述的情况同程度地通过参照而编入本说明书。

Claims (5)

1.一种药芯焊丝，是具有钢制外皮和包含在该外皮中的焊剂的药芯焊丝，其中，
该焊丝中，该焊丝的总质量中的各成分的含有率为：
Fe：83.0质量％以上且93.0质量％以下、
TiO2：5.0质量％以上且7.0质量％以下、
Si：0.2质量％以上且1.0质量％以下、
C：0.02质量％以上且0.10质量％以下、
Mn：1.0质量％以上3.0质量％以下、
Mg：0.30质量％以上且0.70质量％以下、
Ni：0.70质量％以上且3.00质量％以下、
Cr：0.50质量％以下、
F：0.10质量％以上且0.50质量％以下、和
Na和K的总量：0.05质量％以上且0.30质量％以下，
该外皮以该外皮的总质量计含有：
C：0.010质量％以上且0.070质量％以下、
Mn：0.40质量％以下、
Si：0.10质量％以下、
Ni：0.10质量％以下、
Cr：0.10质量％以下、
N：0.0010质量％以上且0.0050质量％以下、和
O：0.0010质量％以上且0.0075质量％以下，
该外皮的余量由Fe和不可避免的杂质构成，
并且，所述焊丝的Mg含有率[Mg]相对于所述外皮的氧含有率[O]之比即[Mg]/[O]为65以上。
2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其中，所述外皮无接缝地形成。
3.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其中，所述焊丝的总质量中，设F含量为[F]，Na含量为[Na]，K含量为[K]，Mg含量为[Mg]，及TiO2含量为[TiO2]时，它们的关系满足下式，
[F]/([Na]+[K]+[Mg]/3+[TiO2]/15)≥0.05。
4.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其中，所述焊丝中，该焊丝的总质量中的各成分的含有率还满足如下之中的任意一个以上：
ZrO2：0.50质量％以下、
Al2O3：0.50质量％以下、
Mo：0.50质量％以下、
Cu：0.50质量％以下、
金属Ti：0.25质量％以下、
金属Al：0.20质量％以下、
B：0.0200质量％以下、和
Li：0.30质量％以下。
5.根据权利要求3所述的药芯焊丝，其中，所述焊丝中，该焊丝的总质量中的各成分的含有率还满足如下之中的任意一个以上：
ZrO2：0.50质量％以下、
Al2O3：0.50质量％以下、
Mo：0.50质量％以下、
Cu：0.50质量％以下、
金属Ti：0.25质量％以下、
金属Al：0.20质量％以下、
B：0.0200质量％以下、和
Li：0.30质量％以下。
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