焊接接头和焊接接头的制造方法与流程

本发明涉及适合作为工业机械、运输设备等部件的将耐磨损钢板彼此焊接而成的焊接接头，尤其涉及耐焊接裂纹性的提高。

背景技术：

1、在建设、土木、矿山等领域中使用的产业机械、运输设备等中，一般来说，其寿命往往由部件的磨损量决定。因此，使用耐磨损性优异的钢板(耐磨损钢板)作为部件。耐磨损性强烈依赖于钢板的硬度，因此作为耐磨损钢板，大多使用表面硬度以布氏硬度计为400hbw以上的高硬度钢板。

2、已知高硬度的耐磨损钢板在焊接时在热影响部容易产生由氢引起的低温裂纹。为了防止低温裂纹，一般进行焊接前的预热或焊接后的后热来四方扩散性氢是有效的。特别是对于表面布氏硬度为400hbw以上且板厚50mm以上的厚壁耐磨损钢板，一般推荐在焊接时进行75℃以上的预热。

3、但是，焊接时实施高温预热耗费人力和时间，降低焊接施工效率。因此，进行了通过调整耐磨损钢板的合金元素量来防止焊接时的低温裂纹的研究。

4、例如，在专利文献1中记载了“一种焊接性优异的耐磨损钢板”。专利文献1记载的耐磨损钢板是具有如下组成的耐磨损钢板：以质量％计含有c：0.38～0.50％、si：0.05～1.0％、mn：0.1～0.5％、nb：0.005～0.05％、ti：0.005～0.05％、b：0.0003～0.0030％、al：0.1％以下、p：0.010％以下、s：0.005％以下、进而cu：0.1～1.0％、ni：0.1～2.0％、cr：0.1～1.0％、mo：0.05～1.0％、v：0.005～0.10％、w：0.05～1.0％中的1种或2种以上，ceq*为0.60％以下，di*为45以上，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。专利文献1记载的耐磨损钢板的表面硬度为560hbw以上，焊接性优异，即使使预热温度低至150℃也不产生低温裂纹。

5、另外，在专利文献2中记载了“一种耐磨损钢板”。专利文献2记载的耐磨损钢板是具有如下组成、包含合计400个/mm2以上的平均粒径：0.5μm以上的ti碳化物和ti与mo的复合碳化物的组织的耐磨损钢板，上述组成含有c：0.20～0.50％、si：0.1～1.0％、mn：0.1～2.0％、p：0.04％以下、s：0.04％以下、ti：0.2～1.0％、mo：0.2～2.0％、b：0.0003～0.01％、n：0.01％以下且含有mo和ti以满足mo/ti≥1.0‥‥式(1)，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。应予说明，可以进一步含有cu、ni、cr以及al。专利文献2记载的耐磨损钢板通过50℃～200℃的预热能够防止焊接时的低温裂纹。

6、另外，在专利文献3中记载了“一种耐冲击性和耐磨损性优异的焊接材料”。专利文献3记载的焊接材料是焊接性优异且低温冲击特性、耐磨损性也优异的埋弧焊用或气体保护金属极电弧焊用的焊接材料。专利文献3记载的焊接材料具有如下组成：以重量％计含有c：0.12～0.75％、si：0.2～1.2％、mn：15～27％、cr：2～7％、s：0.025％以下、p：0.020％以下，剩余部分由fe和不可避杂质构成。应予说明，除了上述组成以外，还可以含有n：0.4％以下、ni：10％以下、v：5％以下、nb：5％以下、mo：7％以下、w：6％以下、cu：2％以下、b：0.01％以下。如果使用该焊接材料，则能够制作低温冲击特性和耐磨损特性优异的焊接接头。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本特开2008－214651号公报

10、专利文献2：日本专利第4894288号公报

11、专利文献3：wo 2015/083928 a1号

技术实现思路

1、然而，在专利文献1、2记载的技术中，为了在焊接时防止低温裂纹，需要对钢板进行预热或后热，未完全省略焊接时的钢板的预热等。在焊接施工时，为了实施钢板的预热等，需要大量的人力和时间，降低施工效率，因此从提高焊接施工效率和降低焊接施工的成本的观点出发，要求进一步降低预热等温度或省略预热等。

2、另外，根据本发明人等的研究，发现在使用专利文献3记载的焊接材料形成多层焊接金属的情况下，存在焊接金属的再加热部容易产生裂纹(高温裂纹)的问题。

3、鉴于这样的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种在将耐磨损钢板彼此焊接接合而成的焊接接头中不实施预热和后热就能够抑制(防止)焊接裂纹的产生的耐焊接裂纹性优异的焊接接头。应予说明，这里所说的“耐焊接裂纹性优异”是指在无预热下将坡口形状设为v坡口或x坡口进行多层焊接而制作焊接接头的情况下未发现低温裂纹和高温裂纹的产生的情况。

4、为了实现上述目的，本发明人等对影响耐焊接裂纹性的各种重要因素进行了深入研究。其结果发现为了抑制由氢引起的低温裂纹，使焊接金属为奥氏体组织是有效的。奥氏体组织的氢的固溶限度比铁素体组织高得多，进而，在焊接时引入的程度的氢量下不会脆化。而且，如果使焊接金属为奥氏体组织，则焊接金属吸收焊接时引入的氢，抑制(防止)氢扩散到焊接时固化的热影响部。因此，抑制(防止)低温裂纹的产生。

5、应予说明，使用专利文献3记载的焊接材料形成的焊接金属为奥氏体组织，但根据本发明人等的研究，存在容易产生高温裂纹的问题。因此，对高温裂纹产生的原因进行了调查，结果发现在cr量多的情况下，在奥氏体晶界析出cr碳化物(cr23c6)，该晶界脆化，因此由于焊接时引入的热应变而开口，产生高温裂纹。通过本发明人等的进一步研究，发现通过将焊接金属的cr含量调整为1.9％以下，可以防止这样的高温裂纹的产生。

6、本发明是基于上述见解进一步进行研究而完成的。本发明的主旨如下。

7、[1]一种焊接接头，其特征在于，是将钢板彼此焊接而成的焊接接头，

8、上述钢板是以布氏硬度计具有400hbw以上的表面硬度的耐磨损钢板，

9、焊接金属部具有如下焊接金属部组成：以质量％计含有c：0.20～0.80％、si：0.10～0.90％、mn：15.0～28.0％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、ni：0.01～10.00％、cr：0.4～1.9％、mo：0.01～5.00％，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。

10、[2]根据[1]所述的焊接接头，其特征在于，除了上述焊接金属部组成以外，以质量％计进一步含有选自v：1.0％以下、ti：1.0％以下、nb：1.0％以下、w：1.0％以下中的1种或2种以上。

11、[3]根据[1]或[2]所述的焊接接头，其特征在于，除了上述焊接金属部组成以外，以质量％计进一步含有选自cu：1.0％以下、al：0.10％以下、ca：0.010％以下、rem：0.020％以下中的1种或2种以上。

12、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的焊接接头，其特征在于，上述耐磨损钢板具有如下钢板组成：以质量％计含有c：0.10～0.50％、si：0.10～0.90％、mn：0.40～2.00％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、cr：0.10～2.00％、mo：0.10～1.00％，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。

13、[5]根据[4]所述的焊接接头，其特征在于，除了上述钢板组成以外，以质量％计进一步含有选自cu：1.0％以下、ni：2.0％以下、v：0.5％以下、ti：0.5％以下、al：0.20％以下中的1种或2种以上。

14、[6]一种焊接接头的制造方法，其特征在于，是将钢板彼此焊接的焊接接头的制造方法，

15、上述钢板是以布氏硬度计具有400hbw以上的表面硬度的耐磨损钢板，

16、焊接金属部具有如下焊接金属部组成：以质量％计含有c：0.20～0.80％、si：0.10～0.90％、mn：15.0～28.0％、p：0.030％以下、s：0.030％以下ni：0.01～10.00％、cr：0.4～1.9％、mo：0.01～5.00％，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。

17、[7]根据[6]所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，除了上述焊接金属部组成以外，以质量％计进一步含有选自v：1.0％以下、ti：1.0％以下、nb：1.0％以下和w：1.0％以下中的1种或2种以上。

18、[8]根据[6]或[7]所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，除了上述焊接金属部组成以外，以质量％计进一步含有选自cu：1.0％以下、al：0.10％以下、ca：0.010％以下和rem：0.020％以下中的1种或2种以上。

19、[9]根据[6]～[8]中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，上述耐磨损钢板具有如下钢板组成：以质量％计含有c：0.10～0.50％、si：0.10～0.90％、mn：0.40～2.00％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、cr：0.10～2.00％、mo：0.10～1.00％，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成；

20、上述焊接为气体保护金属极电弧焊，该气体保护金属极电弧焊中使用的焊接材料为具有如下焊丝组成的实心焊丝，上述焊丝组成以质量％计含有c：0.20～0.90％、si：0.10～1.00％、mn：16.0～30.0％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、ni：0.01～12.00％、cr：0.1～2.5％、mo：0.10～6.00％，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成。

21、[10]根据[9]所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，上述耐磨损钢板除了上述钢板组成以外，进一步含有选自cu：1.0％以下、ni：2.0％以下、v：0.5％以下、ti：0.5％以下、al：0.20％以下中的1种或2种以上。

22、[11]根据[9]或[10]所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，上述实心焊丝除了上述焊丝组成以外，以质量％计进一步含有选自v：1.0％以下、ti：1.0％以下、nb：1.0％以下和w：1.0％以下中的1种或2种以上，和/或，选自cu：1.0％以下、al：0.10％以下、ca：0.010％以下和rem：0.020％以下中的1种或2种以上。

23、根据本发明，能够在焊接时不实施钢板的预热或后热的情况下抑制(防止)焊接裂纹的产生而制作焊接接头，能够提高焊接施工效率、降低焊接施工成本，起到工业上显著的效果。

24、另外，根据本发明，能够提供耐焊接裂纹性优异的焊接接头。