电弧焊接头和电弧焊方法

技术领域

本发明涉及适用于汽车用部件等的接头强度优异的电弧焊接头以及用于得到该电弧焊接头的电弧焊方法。

背景技术

近年来，对于汽车，兼顾以提高车身的安全性和可靠性为目的的汽车中采用的各种部件的高强度化和高刚性化、和以改善油耗为目的的部件的轻型化的需求不断提高。由此，正在推进应用高强度钢板带来的部件钢板的薄壁化。

作为焊接接头的制造方法，广泛使用在将两张钢板重叠的状态下进行角焊的搭接角焊法。由于汽车中采用的各种部件在伴随反复载荷的环境中使用，因此需要确保疲劳强度，同时，从碰撞安全性的观点出发，足够的静态强度也很重要。特别是在腐蚀环境下使用的部件中，随着时间的推移，腐蚀区域扩大，同时腐蚀还沿着板厚方向进行，从而焊接接头的焊接部及其附近的板厚减少，因此很难确保部件强度。

例如，专利文献1公开了在电弧焊搭接接头中，焊接金属的强度在由高强度材料构成的母材强度以上，并且在施加过大的负荷时，在焊接金属未断裂而在母材断裂的改善了断裂形态的电弧焊搭接接头结构物。在该技术中，在规定了焊脚长度和理论焊喉厚度的搭接接头中，钢板的拉伸强度(TS)为640MPa以上，通过规定钢板以及焊接金属的Ceq和硬度来改善断裂方式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3905876号公报

发明内容

然而，在专利文献1公开的技术中，需要使用拉伸强度为640MPa以上的钢板，对于适用于汽车的底盘部件的小于640MPa的钢板未显示该效果。另外，在专利文献1中，以未产生腐蚀的焊接接头作为对象，在腐蚀环境下发生接头强度降低的情况下，未针对能否得到所希望的接头特性进行研究。

本发明是鉴于这些课题而完成的，目的在于提供一种能够抑制生锈、在腐蚀进行的环境下也具有优异的接头强度的电弧焊接头以及用于获得该电弧焊接头的电弧焊方法。

本发明人等为了解决上述课题，对于抑制钢制部件的焊接部的生锈、并且在腐蚀进行的环境下也提高焊接部的接头强度方法进行了反复地深入研究。

本发明人等得到了如下见解：通过规定焊接部中的焊接金属的维氏硬度分布，即使在垂直于焊接线的方向上施加拉伸载荷的情况下，也可以抑制在焊接金属的断裂。另外，认为通过减少附着在焊接部、特别是焊趾部的焊渣，能够抑制生锈，并且能够抑制由腐蚀引起的接头强度降低。

本发明是基于上述见解，进一步反复研究而完成的，其要旨如下。

[1]一种电弧焊接头，是具有将至少两张钢板重叠并进行电弧焊而成的焊接部的电弧焊接头，将上述焊接部中的焊缝的表面的面积设为焊缝表面积S

将上述焊接部中的焊接金属的维氏硬度的最大值设为H

S

[2]根据[1]所述的电弧焊接头，其中，上述焊接金属的维氏硬度的最大值和上述焊接金属的维氏硬度的最小值满足H

[3]一种电弧焊方法，是用于得到[1]或[2]所述的电弧焊接头的电弧焊方法，

在将至少两张钢板重叠并进行电弧焊而形成焊接部时，

使用由Ar气和氧化性气体构成且上述氧化性气体满足式(2)的关系的保护气体，

2×[O

其中，[O

[4]根据[3]所述的电弧焊方法，其中，在上述电弧焊中，上述钢板与焊丝间歇性地短路，

上述短路的平均短路频率F

[5]根据[3]或[4]所述的电弧焊方法，其中，上述电弧焊中使用脉冲电流作为焊接电流，

将上述脉冲电流的峰值电流设为I

X＝(I

[6]根据[3]～[5]中任一项所述的电弧焊方法，其中，上述电弧焊中使用实心焊丝作为焊丝。

[7]根据[3]～[6]中任一项所述的电弧焊方法，其中，上述电弧焊以反极性进行。

根据本发明，通过规定焊接部中的焊接金属的维氏硬度并减少焊接部的焊渣附着量来抑制生锈，在腐蚀进行的环境下也能得到稳定地具有优异的接头强度的电弧焊接头。根据本发明还能够提供获得该焊接接头的电弧焊方法。

附图说明

[图1]图1是示意性地表示将本发明应用于搭接角焊的例子的立体图。

[图2]图2(A)和图2(B)是将图1中的焊丝及其附近放大地表示的剖视图，并且是表示短路过渡的状态的概略图。

[图3]图3是示意性地表示通过图1的搭接角焊形成的焊缝趾部和焊缝的始终端部的立体图。

[图4]图4是示意性地表示本发明的电弧焊接头中的焊接部的立体图。

[图5]图5是图4所示的电弧焊接头的A－A线剖视图，并且是示意性地表示焊趾部及其周边的图。

[图6]图6是表示作为焊接电流供给的脉冲电流波形的一个例子的图。

[图7]图7是表示焊接部的维氏硬度和焊渣被覆面积率与接头拉伸强度相对于母材拉伸强度的比率的关系的图。

具体实施方式

参照图1～7对本发明的电弧焊接头和电弧焊方法进行说明。这里，作为一个例子，对本发明应用于搭接角焊的实施方式进行说明。其中，本发明不限于搭接角焊，还可以应用于各种焊接技术(例如对接焊等)。

首先，参照图1～图3对本发明的技术思想进行说明。图1～图3示出了利用电弧焊对两张钢板进行搭接角焊的一个例子。

在本发明中，如图1所示，将通过焊枪2的中心部从焊枪2向钢板3连续地输送的焊丝1和钢板3作为电极，从焊接电源(未图示)施加焊接电压。上述的“从焊枪2向钢板3”具体是指“从焊枪2向由作为母材的两张钢板3重叠形成的台阶的角接部4所构成的焊接线”。将从焊枪2内供给的保护气体(未图示)的部分电离而等离子体化，从而在焊丝1与钢板3之间形成电弧5。另外，保护气体中未发生电离而从焊枪2流向钢板3的部分具有将电弧5和钢板3熔融而形成的熔池(图1中未图示)与外部空气隔绝的作用。利用电弧5的热能使焊丝1的前端部熔融成为熔滴，该熔滴通过电磁力、重力等被输送至熔池。该现象随着焊枪2或钢板3的移动而连续地产生，从而熔池在焊接线的后方凝固，形成焊缝6。由此实现两张钢板的接合。

在这样接合的电弧焊接头中，从保证接头强度的观点出发，要求在焊接金属以外的断裂。然而，在无法充分得到焊接金属的维氏硬度的情况下，存在在焊接金属发生断裂的问题。

为了解决该问题，本发明着眼于规定焊接部中的焊接金属(参照图5)的维氏硬度分布。具体而言，在将后述的焊接金属的维氏硬度的最小值设为H

即，本发明发现如上所述通过规定焊接部的焊接金属的维氏硬度分布，即使在垂直于焊接线的方向上施加拉伸载荷的情况下，也能够缓和焊接金属中的应力集中，其结果，能够抑制在焊接金属的断裂。

另外，如上所述，从在腐蚀进行的环境下也提高接头强度的观点出发，本发明还着眼于抑制焊接部、特别是焊趾部的生锈。

如图1所示，将两张钢板3重叠并使用电弧焊进行搭接角焊时，混入保护气体中的O

O

CO

在这种分解反应中生成的氧溶解在熔融金属7、熔池8中(参照图2(A)和图2(B))，在作为焊接金属被冷却并凝固时，成为气泡残留在焊接金属内。另外，氧与铁的氧化反应进行，有时会使焊接金属的机械性能恶化。

为了解决该问题，使用添加有Si、Mn、Ti等非铁元素作为脱氧剂的焊丝1、钢板3。即，通过将式(6)或式(7)的反应所生成的氧以由SiO

排出到熔池8的表面的焊渣在之后的冷却过程中凝聚，附着于焊缝6的表面和焊缝趾部9(参照图3)并凝固。这样，在焊渣附着于焊缝趾部9的电弧焊接头中，即使实施化学转化处理(例如磷酸锌处理等)，在作为绝缘体的焊渣区域也不形成由磷酸锌晶体构成的化学转化处理层。而且，在未被化学转化处理层覆盖的区域，即使实施电沉积涂装，涂膜的形成也变得不充分，涂膜的密合性不充分，因此耐腐蚀性显著降低。其结果，因生锈腐蚀的进展而引起板厚的减少。因此，需要使用添加了脱氧剂的焊丝1、钢板3防止焊接金属的机械性能的恶化并抑制焊渣的生成。

具体而言，在不减少用于确保焊接金属的机械性能的添加元素的情况下，为了抑制该焊渣生成反应(氧化反应)，规定了保护气体所含的氧化性气体。通过抑制焊渣生成反应，减少电沉积涂装中的涂膜不良，由此提高耐腐蚀性，从而在腐蚀环境下也能够防止生锈和腐蚀的进展。

即，在本发明中发现如上所述通过规定保护气体所含的氧化性气体来减少O

这里，使用图3对焊缝6中的焊缝趾部9和焊缝始终端部10进行说明。如图3所示，在本发明中“焊缝始终端部”是指分别包含焊缝始端部和焊缝终端部的区域。“焊缝始端部”是从焊缝始端(焊接开始位置)向焊缝终端(焊接结束位置)方向在焊接线上至15mm为止的区域，“焊缝终端部”是指从焊缝终端向焊缝始端方向在焊接线上至15mm为止的区域。另外，在本发明中“焊缝趾部”是指焊缝6中与焊接线垂直的方向上的焊接金属与未熔融的母材钢板的边界。“焊接线”是指与焊缝6的焊接方向平行的线。

接着，参照图4和图5，对本发明的电弧焊接头进行说明。

图4示出了图1的搭接角焊中形成的电弧焊接头的焊缝6的立体图。图5示出了正视图4所示的电弧焊接头的A－A线剖面的局部放大图。

如上所述，本发明的电弧焊接头是将至少两张钢板重叠并进行电弧焊而成的电弧焊接头。将该电弧焊接头的焊接部中的焊缝的表面的面积设为焊缝表面积S

S

焊渣被覆面积率S

如图4所示，将焊接部的焊缝6的表面的面积设为焊缝表面积S

上述“焊缝表面积S

焊缝表面积S

由于非导电性的焊渣的生成量越降低，化学转化处理性和电沉积涂装性越好，因此焊渣被覆面积率S

焊接金属和HAZ的软化部的维氏硬度：H

在焊接金属和HAZ的软化部的维氏硬度不满足H

另外，上述区域的维氏硬度优选为H

应予说明，从缓和焊接金属中的应力集中的观点出发，焊接金属的维氏硬度的最大值H

如图5所示，“焊接金属”是指熔融的焊丝与母材混合凝固的区域。另外，“HAZ的软化部”是指焊接热影响区(HAZ)中因焊接时的再加热而硬度为低于母材钢板的硬度的值的区域。具体而言，HAZ软化部是在图5所示的例子中以格子图案表示的区域。

上述“焊接金属的维氏硬度的最大值H

焊接金属和HAZ的软化部的维氏硬度(H

这样，在焊接部中，通过使焊接金属和HAZ的软化部的维氏硬度与焊渣被覆面积率S

在与焊接线垂直的方向上施加拉伸载荷的情况下，为了更有效地抑制焊接金属的断裂，除了上述构成外，优选控制焊缝6的硬度分布。

因此，在本发明中，如图4所示，优选将去掉了从焊缝6的焊缝始终端起各15mm的区域(焊缝始终端部10)的焊接部的焊接金属的维氏硬度的偏差控制在规定的范围内。

焊接金属的维氏硬度的最大值和最小值的差(优选条件)

将与平行于焊缝6的焊接方向的线(焊接线)垂直的方向的剖面上的焊接金属的维氏硬度的最大值设为H

上述焊接金属的维氏硬度的最大值和最小值的差的下限没有特别规定。(H

应予说明，本发明的电弧焊接头使用的钢板优选拉伸强度为440MPa以上的高强度的钢板。

该钢板的拉伸强度的上限没有特别规定。从适用于汽车用部件的观点出发，优选拉伸强度为1200MPa以下。

接着，对用于制造本发明的电弧焊接头的电弧焊方法的一个实施方式进行说明。应予说明，使用图1对电弧焊进行了叙述，因此这里省略说明。

在本发明中，为了使电弧焊接头中的焊渣被覆面积率S

在本发明的电弧焊中，作为保护气体，使用由Ar气和氧化性气体构成且该氧化性气体满足式(2)的关系的气体。

2×[O

这里，在式(2)中，[O

通过以反极性进行电弧焊，焊丝1为阳极，钢板3为阴极(参照图1)。然后，对从通过焊枪2的中心部向钢板3连续地供给的焊丝1施加焊接电压，使从焊枪2内供给保护气体的一部分电离成等离子体。由此，在焊丝1与钢板3之间形成电弧5。保护气体的剩余部分(即未电离而从焊枪2流向钢板3的气体)将电弧5、熔融金属7、熔池8与外部气体隔绝(参考图2)。由此，具有防止氧的混入(即焊渣的生成)和氮气的混入(即气孔的生成)的作用。

焊丝1的前端部被电弧5的热能熔融而成为熔融金属7，该熔滴通过电磁力、重力被输送至熔池8。此时，规则地重复熔融金属7从熔池8分离的状态(参照图2(A))以及熔融金属7与熔池8接触而电短路的状态(参照图2(B))。然后，通过在使焊丝1沿焊接线的方向移动的同时连续地产生该现象，从而熔池8在焊接线的后方凝固，形成焊缝6。

通过规定保护气体所含的氧化性气体，减少混入熔融金属7、熔池8的氧，能够得到防止焊渣生成的效果。其结果，除了提高化学转化处理性和电沉积涂装性外，通过抑制由脱氧反应引起的Si、Mn等合金元素的减少，可以稳定地获得更高的维氏硬度。

从更有效地获得该效果的观点出发，在本发明中，将上述的焊接条件中的“保护气体”设为由Ar气和氧化性气体构成的保护气体且该氧化性气体满足式(2)的关系。在式(2)的左边的值(即，由(2×[O

在本发明中，100％Ar气体的保护气体也能获得上述的效果。即，式(2)的左边的值也包括0的情况。应予说明，作为该“100％Ar气体”的条件，指Ar纯度为99.99％以上。

在本发明中，像这样通过控制电弧焊的焊接条件，可以得到具有上述焊接部的电弧焊接头。应予说明，从更有效地获得本发明效果的观点出发，除上述的焊接条件以外，还可以规定以下的焊接条件。

如上所述，在减少了保护气体所含的氧化性气体的电弧焊中，能够减少焊渣的生成量。另一方面，由于阴极点剧烈变动，有时焊缝6容易弯曲或容易形成起伏的形状。

为了消除该缺点，在本发明的电弧焊中，优选焊丝1与钢板3间歇性地短路，如下控制该短路的频率(以下，称为“短路频率”)的平均值和短路的周期(以下，称为“短路周期”)的最大值。具体而言，优选使短路频率的平均值(平均短路频率)F

使电弧焊接中的焊丝1和钢板3间歇性地短路，并且使该短路满足规定条件的理由如下。

从焊丝1的前端产生的熔滴，无论体积过大还是过小，熔池8都变得不稳定。

具体而言，在平均短路频率F

应予说明，从消除通过1次短路向熔池8输送的熔滴的体积的不均，提高焊缝的均匀度的观点出发，平均短路频率F

上述的“平均短路频率F

如果最大短路周期T

上述的“最大短路周期T

应予说明，为了使上述平均短路频率F

这样，通过将平均短路频率F

应予说明，作为焊接条件的优选范围，例如平均焊接电流：150～300A、平均电弧电压：20～35V、焊接速度：30～200cm/min、Ar气体流量：10～25Liter/min、导电嘴与母材的间的距离(以下，称为“CTWD”)：5～30mm。

在本发明中，将平均短路频率和最大短路周期控制在上述范围内的方法没有特别限定。

例如，优选使用如图6所示的脉冲电流来施加电流波形控制。具体而言，将脉冲电流的峰值电流设为I

X＝(I

式(3)是使用表示如图6所示的脉冲电流的电流波形控制的公式。

如果由式(3)算出的X(A·s/m)的值过小，则有时会产生电弧5波动、熔滴过渡的不稳定。另一方面，如果X的值过大，则焊丝1有时会陷入熔池8，或者生长的熔滴在短路时飞散，产生焊缝形状的恶化、飞溅附着等。因此，优选控制X的值满足50≤X≤250。X的值更优选为60以上，进一步优选为80以上。X的值更优选为230以下，进一步优选为200以下。

应予说明，X的单位(A·s/m)中的“s”为秒(second)，t

如果钢板3与导电嘴的距离L的值过小，则焊枪2的损耗剧烈而使焊接不稳定，如果距离L的值过大，则产生电弧5的波动。因此，在式(3)中，L的值优选为5～30mm。L的值更优选为8mm以上，更优选为20mm以下。L的值进一步优选为10mm以上，进一步优选为18mm以下。

如果I

如果I

如果t

如果t

虽然在用于计算X的值的式(3)中没有使用，但将脉冲电流的基极期间设为t

应予说明，在本发明中，不需要在脉冲电流的每个周期中发生1次短路，只要在1个脉冲～几个脉冲中发生1次短路即可。另外，如果能够在1个脉冲～几个脉冲中发生1次短路，则脉冲电流的脉冲频率没有特别限定。

在本发明中，规定脉冲电流的目的在于(i)通过在基极期间成为低电流，一边抑制电弧的波动一边促进熔滴的稳定成长；(ii)从峰值期间到下降期间，通过电磁力、Ar保护气体的剪切力生长将熔滴向下推入熔池中，而不是使生长的熔滴与焊丝脱离，从而促进短路。

在本发明的电弧焊方法中，不需要供给氧或添加特别元素。因此，作为焊丝，通过使用比加入助焊剂的焊丝更便宜的实心焊丝，能够实现工序的低成本化。在本发明中，对实心焊丝的焊丝组成(焊丝的成分组成)没有特别限定。

作为优选的实心焊丝，可以举出例如含有C：0.020～0.150质量％、Si：0.20～1.00质量％、Mn：0.50～2.50质量％、P：0.020质量％以下、S：0.03质量％以下的实心焊丝。如果为这样的焊丝组成，则通过适当地调整成分，可以适用于软钢～超高强度钢的大范围的钢种的电弧焊。实心焊丝的直径优选为0.4mm～2.0mm。

以下，对将实心焊丝的焊丝组成设为上述范围的理由进行说明。

C：0.020～0.150质量％

C是确保焊接金属的强度所需的元素，具有降低熔融金属的粘性、提高流动性的效果。然而，在C含量小于0.020质量％时，无法确保焊接金属的强度。另一方面，如果C含量超过0.150质量％，则焊接金属的韧性降低。因此，C含量优选为0.020～0.150质量％。C含量更优选为0.050质量％以上，更优选为0.10质量％以下。

Si：0.20～1.00质量％

Si是具有脱氧作用、另一方面通过适量的添加来提高焊接金属的淬透性、有助于焊接金属的韧性、强度提高的元素。在MIG焊接中，通过Ar保护气体能够抑制氧混入焊接金属。虽然Si的脱氧作用不是特别必要，但在Si含量小于0.20质量％时，焊接施工时熔滴、熔池振荡，产生大量飞溅。另一方面，如果Si含量超过1.00质量％，则焊接金属的韧性降低。因此，Si含量优选为0.20～1.00质量％。Si含量更优选为0.30质量％以上，更优选为0.90质量％以下。

Mn：0.50～2.50质量％

Mn是与Si同样具有脱氧作用并且提高焊接金属的机械性质的元素。然而，在Mn含量小于0.50质量％时，焊接金属中残留的Mn量不足而得不到足够的强度和韧性。另一方面，如果Mn含量超过2.50质量％，则焊接金属的韧性降低。因此，Mn含量优选为0.50～2.50质量％。Mn含量更优选为0.80质量％以上，更优选为1.80质量％以下。

P：0.020质量％以下

P是在制钢工序和铸造工序中作为杂质混入钢中的元素，并且是降低焊接金属的耐高温裂纹性的元素，优选尽可能地减少。特别地，如果P含量超过0.020质量％，则焊接金属的耐高温裂纹性显著降低。因此，P含量优选为0.020质量％以下。P含量更优选为0.010质量％以下。从焊接金属的耐高温裂纹性的观点出发，P含量的下限没有特别规定，也包括0质量％。P含量优选为0.001质量％以上。

S：0.03质量％以下

S是钢绞线中不可避免地含有的杂质，是降低焊接金属的耐高温裂纹性的元素，优选尽可能地减少。特别地，如果S含量超过0.03质量％，则容易产生焊接金属的高温断裂。因此，S含量优选为0.03质量％以下。S含量更优选为0.015质量％以下。从焊接金属的耐高温裂纹性的观点出发，S含量的下限没有特别规定，也包括0质量％。S含量优选为0.001质量％以上。

另外，实心焊丝在除了上述的焊丝组成以外，还可以根据需要而适当地含有选自Ni、Cr、Ti、Mo中的1种或2种以上。

Ni是提高焊接金属的强度、提高耐候性的元素。然而，如果Ni含量小于0.02质量％，则得不到这样的效果。另一方面，如果Ni含量超过3.50质量％，则导致焊接金属的韧性降低。因此，在添加Ni的情况下，Ni含量优选为0.02～3.50质量％。

Cr与Ni同样是提高焊接金属的强度、提高耐候性的元素。然而，如果Cr含量小于0.01质量％，则得不到这样的效果。另一方面，如果Cr含量超过1.50质量％，则导致焊接金属的韧性的降低。因此，在添加Cr的情况下，Cr含量优选为0.01～1.50质量％。

Ti是起到脱氧剂的作用并且提高焊接金属的强度和韧性的元素。另外，Ti还具有稳定电弧、减少飞溅的效果。然而，如果Ti含量超过0.15质量％，则在焊接施工时熔滴变得粗大，不仅产生大粒的飞溅，而且焊接金属的韧性显著降低。因此，在添加Ti的情况下，Ti含量优选为0.15质量％以下。

Mo是提高焊接金属的强度的元素，如果其含量超过0.8质量％，则焊接金属的韧性降低。因此，在添加Mo的情况下，Mo含量优选为0.8质量％以下。

实心焊丝的焊丝组成的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。

应予说明，作为焊丝组成的不可避免的杂质，可以举出N、Cu。N是在熔炼钢材的阶段、制造钢绞线的阶段中不可避免地混入的杂质，对焊接金属的韧性造成不良影响。因此，优选将N含量控制为0.01质量％以下。Cu是钢绞线中不可避免地含有的杂质，是降低焊接金属的韧性的元素。特别地，如果Cu含量超过3.0质量％，则焊接金属的韧性显著降低。因此，Cu含量优选为3.0质量％以下。

如上所述，根据本发明，通过规定钢制部件的焊接部中的维氏硬度分布，并且减少焊接部的焊渣附着量来抑制生锈，从而即使在腐蚀进行的环境下也能够实现焊接部的接头强度的提高。特别地由于可以减少焊渣附着量，因此提高焊接部的化学转化处理性和电沉积涂装性。除此以外，还能够抑制由脱氧反应引起的Si、Mn等合金元素的减少，可以稳定地获得更高的维氏硬度。其结果，即使在腐蚀环境下也可以得到稳定的接头强度。进而，根据本发明，例如可以使用拉伸强度为440MPa以上的高强度的钢板(例如440MPa级、590MPa级、980MPa级的钢板)，制造具有上述特性的各种部件。通过使用这种高强度的钢板，还能够实现部件的薄壁化。

应予说明，由于本发明适用于汽车用部件等，因此高强度钢板的板厚优选为0.8～4mm。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明。

首先，使用两张表1所示的钢板，进行图1所示的搭接角焊，制作电弧焊接头。焊接条件为表2所示的条件。表2中表示为“焊丝符号”的焊丝使用具有表4所示的焊丝组成且焊丝的直径为1.2mm的实心焊丝。应予说明，除表4所示的“焊丝的成分组成”以外的成分为Fe和不可避免的杂质。表4所示的焊丝符号“W1”含有作为焊丝组成的不可避免的杂质的0.005质量％的N、0.27质量％的Cu。

使用制得的电弧焊接头，实施碱性脱脂、表面调整和磷酸锌系的化学转化处理，在除焊接部以外的母材平板部的膜厚为15μm的条件下进行阳离子电沉积涂装，然后实施SAEJ2334的腐蚀试验至60个循环。

对焊接后的焊缝的形状如下进行评价。

〔焊渣被覆面积率S

焊缝表面积S

如图4和图5所示，将上述拍摄得到的焊缝6的表面积设为焊缝表面积S

使用算出的焊缝表面积S

〔焊接金属和HAZ的维氏硬度〕

焊接金属和HAZ的维氏硬度的测定是对如图5所示在与焊接线垂直的板厚方向剖面上的、从焊趾部侧的钢板的表面沿板厚方向0.2mm的位置且在与板厚垂直的方向上从焊趾部沿母材各20mm的范围进行测定。在图5所示的例子的情况下，对图5中所示的虚线(维氏硬度测定线)的区域中的维氏硬度进行了测定。沿垂直于焊接线的板厚方向将去掉了焊缝6的焊缝始终端部10(各长度15mm)的区域(参照图4)内的焊缝6的任意位置切断，进行研磨。接下来，以测定间隔0.2mm、测定载荷200g进行JIS Z 2244中记载的维氏硬度试验，求出焊接金属区域的维氏硬度的最大值H

将求出的各维氏硬度(H

表3所示的“接头强度”的评价如下进行。

接头拉伸强度的测定按照如下的方法进行。首先，将腐蚀试验后的电弧焊接头浸渍于浸渍用剥离剂，将电沉积涂装剥离，然后依据ISO8407除去腐蚀产物。接下来，通过机械加工，得到JIS Z 2241中记载的拉伸试验片。作为制作拉伸试验片的拉伸试验，在室温下以拉伸速度10mm/min实施拉伸试验，记录接头拉伸强度。将该值作为腐蚀后接头拉伸强度。

另外，对断裂后的试验片的剖面进行研磨，在进行硝酸乙醇腐蚀，然后，通过光学显微镜(倍率10倍)进行剖面拍摄，确定断裂位置。

另外，母材拉伸强度的测定按照如下方法进行。对能够充分采取拉伸试验片尺寸(例如，200mm×300mm×板厚)的母材钢板通过机械加工，得到JIS Z 2241中记载的拉伸试验片。作为制作拉伸试验片的拉伸试验，在室温下以拉伸速度10mm/min实施拉伸试验，记录接头拉伸强度。将该值作为母材拉伸强度。

使用得到的各个值，根据以下基准进行接头强度的评价，分别赋予符号A、B、F。表3所示的“符号A”为“在焊接金属以外断裂，且(腐蚀后接头拉伸强度)/(母材拉伸强度)≥0.70”的情况。“符号B”为“在焊接金属以外断裂、且0.70>(腐蚀后接头拉伸强度)/(母材拉伸强度)≥0.60”的情况。“符号F”为“在焊接金属断裂或者在焊接金属以外断裂、但(腐蚀后接头拉伸强度)/(母材拉伸强度)<0.60”的情况。符号A为最优异，接着B为优异。将符号A、B评价为“合格”，符号F评价为“不合格”。将评价的结果示于表3。表3的“强度比”表示(腐蚀后接头拉伸强度)/(母材拉伸强度)的值。表3的“断裂位置”所示的“熔金以外”是指在焊接金属以外断裂，“熔金”是指在焊接金属断裂。

表3所示的“防锈”的评价如下进行。

对于腐蚀促进试验后的焊接接头，从正上方拍摄去掉了焊缝6的焊缝始终端部10(各长度15mm)的区域内的焊缝6的表面(参照图3)，算出单位长度的平均生锈面积(mm

这里，防锈的评价为以下的基准。

将平均生锈面积大于95(mm

[表1]

/>

/>

从表2～表3可知，作为本发明例示出的焊接No.1～16的S

由于这些本发明例中的焊接No.1、2、4、7～16的焊接金属的维氏硬度的最大值H

另外，根据本发明例，可以确认使用超高强度钢用的焊丝(表4中的焊丝符号W1、W2)和软钢用的焊丝(表4中的焊丝符号W3)中的任一种都具有上述效果。

与此相对，比较例不满足H

应予说明，在图7的图中，示出了本实施例中的焊接部的维氏硬度和焊渣被覆面积率与接头拉伸强度相对于母材拉伸强度的比率(强度比)的关系。如图7所示，与仅控制维氏硬度的情况相比，控制维氏硬度和焊渣被覆面积率这两种因素，进一步提高了接头强度。

附图说明

1 焊丝

2 焊枪

3 钢板(母材)

4 台阶的角接部

5 电弧

6 焊缝

7 熔融金属(熔滴)

8 熔融池

9 焊缝趾部

10 焊缝始终端部

11 焊渣